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芬顿试剂反应机理

作者:利星 日期:2021-07-30 09:58 浏览:13743

芬顿试剂的反应机理

芬顿试剂反应机理

强氧化

目前公认的反应机理是Fe2与H2O2反应分解生成羟基自由基(OH)和氢氧离子(OH-),引发链式反应生成更多的其他自由基,然后利用这些自由基攻击有机分子,从而破坏有机分子并将其矿化,直至转化为CO2、H2O等无机物[7-10]。

链的起点:Fe2++H2O2→Fe3++OH-+·OH

链条转移:

·OH+Fe2+→Fe3++OH-·OH+H2O2→·HO2+H20

Fe3++H2O2→Fe2++·HO2+H+

·HO2+Fe3+→Fe2++·O2+H+

·OH+R-H→·R+H20

·OH+R-H→·[R-H]++OH-

链的终止:

2·OH→H2O2

·HO2+·HO2→Fe2++O2

Fe3++·O2-→Fe2++H++O2

Fe3++·HO2→Fe2++H++O2

·HO2+Fe2++H+→Fe3++H2O2

·HO2+·O2-+H+→H2O2+O2

·O2-+Fe2++2H+→Fe3++H2O2

O·+R1-CH=CH-R2→R1-C(OH)H=CH-R2

根据羟基自由基的氧化机理,Fenton试剂之所以能够氧化降解有机污染物,主要是因为羟基自由基的氧化能力强(其氧化电位高达2.8V)。此外,羟基自由基具有高电负性或亲电性,其电子亲和力高达569.3kJ,具有加成反应强的特点。

絮凝/沉淀

这些经典机理往往难以解释一些实际的废水处理现象。Walling和Kato,S.H.Lin和Lo的研究表明,反应后端产生的再生Fe2和Fe3与氢氧化物反应形成铁水络合物,该络合物还具有絮凝和沉淀的功能。主要反应方程式如下:

[Fe(H2O)6]3++H2O→[Fe(H2O)5OH]2++H3O+[Fe(H2O)5OH]2++H2O→[Fe(H2O)4(OH)2]++H3O+当pH值为3-5时,

2[Fe(H2O)5OH]2+→[Fe(H2O)8(OH)2]4++2H2O[Fe(H2O)8(OH)2]4++H2O→[Fe(H2O)7(OH)3]3++H3O+

[Fe(H2O)7(OH)3]3++[Fe(H2O)5OH]2+→[Fe3(H2O)7(OH)4]5++2H2O

芬顿试剂反应机理

上述反应方程式表明芬顿试剂具有絮凝作用。芬顿试剂的絮凝作用是降解化学需氧量的重要组成部分。

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