Fenton 试剂
2010-11-18 14:03:46 作者： 来源：互联网 浏览次数：4 文字大小：【大】【中】【小】
Fenton 试剂是指在天然或人为添加的亚铁离子（Fe2+），与过氧化氢发生作用，能够产生高反应活性的羟基自由基（•OH）的试剂。过氧化氢还可以在其它催化剂（如Fe，UV254nm 等）以及其它氧化剂（O3）的作用下，产生氧化性极强的羟基自由基（•OH），使水中有机物得以氧化而降解。 Fenton 氧化修复技术具有以下特点：
①Fenton 试剂反应中能产生大量的羟基自由基，具有很强的氧化能力，和污染物反应时具有快速、无选择性的特点； ②Fenton 氧化是一种物理－化学处理过程，很容易加以控制，以满足处理需要，对操作设备要求不是太高；
③它既可作为单独处理单元，又可与其他处理过程相匹配，如作为生化处理的前预处理；
④但是由于典型的Fenton 氧化反应需要在酸性条件下才能顺利进行，这样会对环境带来一定的危害；
⑤实际处理污染土壤时，由于Fenton 反应是放热反应会产生大量的热，操作时要注意安全；
⑥Fenton 氧化对生物难降解的污染物具有极强的氧化能力，而对于一些生物易降解的小分子反而不具备优势。
Fenton 试剂反应需在酸性条件下才能进行，因此对环境条件的要求比较苛刻。下面是影响Fenton 反应主要条件： ①pH值的影响
Fenton 试剂是在酸性条件下发生作用的，在中性和碱性的环境中，Fe2+不能催化H2O2 产生·OH，因为Fe2+在溶液中的存在形式受制于溶液的pH 值的影响。
按照经典的Fenton 试剂反应理论，pH 值升高不仅抑制了·OH 的产生，而且使溶液中的Fe
2+以氢氧化物的形式沉淀而失去催化能力。当pH 值低于3 时，溶液中的H+浓度过高，Fe3+不能顺利地被还原为Fe2+，催化反应受阻。
②H2O2浓度的影响
随着H2O2 用量的增加，COD 的去除首先增大，而后出现下降。这种现象被理解为在H2O2 的浓度较低时，H2O2 的浓度增加，产生的·OH 量增加；当H2O2的浓度过高时，过量的H2O2 不但不能通过分解产生更多的自由基，反而在反应一开始就把Fe2+迅速氧化为Fe3+，并且过量的H2O2 自身会分解。
③催化剂（Fe2+）浓度的影响
Fe2+是催化产生自由基的必要条件，在无Fe2+条件下，H2O2 难以分解产生自由基，当Fe2+的浓度过低时，自由基的产生量和产生速度都很小，降解过程受到抑制；当Fe2+过量时，它还原H2O2 且自身氧化为Fe3+，消耗药剂的同时增加出水度。因此，当Fe2+浓度过高时，随着Fe2+的浓度增加，COD 去除率不再增加反而有减小的趋势。
④反应温度的影响
对于一般的化学反应随反应温度的升高反应物分子平均动能增大，反应速率加快；对于一个复杂的反应体系，温度升高不仅加速主反应的进行，同时加速副反应和相关逆反应的进行，但其量化研究非常困难。反应温度对COD 降解率的影响由试验结果可知，当温度低于80℃时，温度对降解COD 有正效应；当温度超过80℃以后，则不利于COD 成分的降解。针对Fenton 试剂反应体系，适当的温度激活了自由基，而过高温度就会出现H2O2 分解为O2 和H2O。
土壤是包含多种成分的非均相多介质体系，在土壤修复中，Fenton 反应的影响因素将更复杂。很多成分会通过影响过氧化氢的分解路径和•OH 产生效率，及污染物的结合状态而影响被吸附污染物的Fenton 羟基自由基氧化效率。一般认为，羟基自由基只与水相中自由态的污染物反应。但是有研究表明在某些条件下，高剂量的过氧化氢也可直接氧化土壤中吸附态的污染物，Fenton 氧化反应的速率远远大于
化学物质从土壤上脱附的速率，其作用机理还不甚清楚。一种推测是•OH 可直接与吸附态污染物反应；另外一种可能是大剂量的过氧化氢通过其它反应途径，产生还原性自由基HO2•（O2-•），促进污染物的脱附。
土壤中的腐殖质会从以下几个途径造成正负两方面的影响，哪种过程占主导还没有定论。
①土壤有机质影响污染物的吸附。如果只有溶液中的有机污染物能被自由基氧化，脱附速率将成为整个反应的速控步；
②腐殖质可能影响过氧化氢的分解路径。有研究报道，当土壤腐殖质含量较低时，过氧化氢虽然分解很慢，但•OH 是主要产物，因此有利于污染物降解。腐殖质含量高时，过氧化氢虽然分解快，但产生•OH 的比例低，有机物去除效率相对降低；
③腐殖质含有大量的醌类等电子传递体系，可促进Fe（III）向Fe（II）的转化，加快自由基生成，促进氧化反应；
④土壤有机质会消耗部分氧化剂，与污染物竞争，降低其去除效率。反过来，通过氧化反应，腐殖质的结构可能部分被破坏或发生官能团的变化，释放吸附在其中的污染物，促进物质的分解。
随着人们对Fenton 氧化反应的研究逐渐深入，这项新兴的环境修复技术正越来越广泛地应用于土壤有机污染的治理。
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