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芬頓反應器
 點擊數:277次 添加時間:2019/6/18 [打印] [返回] [收藏]
|Fenton(中文譯為芬頓)是為數不多的以人名命名的無機化學反應之一。1893,化學家Fenton HJ 發芬頓反應器

 

現,過氧化氫(H2O2) 與二價鐵離子的混合溶液具有強氧化性,可以將當時很多已知的有機化合物如羧酸、醇、酯類氧化為無機態,氧化效果十分顯著。但此後半個多世紀中,這種氧化性試劑卻因為氧化性極強沒有被太多重視。但進入20 世紀70 年代,芬頓試劑在環境化學中找到了它的位置,具有去除難降解有機汙染物的高能力的芬頓試劑,在印染廢水、含油廢水、含酚廢水、焦化廢水、含硝基苯廢水、二苯胺廢水等廢水處理中體現了很廣泛的應用。當芬頓發現芬頓試劑時,尚不清楚過氧化氫與二價鐵離子反應到底生成了什麽氧化劑具有如此強的氧化能力。二十多年後,有人假設可能反應中產生了羥基自由基,否則,氧化性不會有如此強。因此,以後人們采用了一個較廣泛引用的化學反應方程式來描述芬頓試劑中發生的化學反應:

 

Fe2+ +H2O2Fe3+ + OH-+OH·①

 

從上式可以看出,1molH2O21molFe2+反應後生成1molFe3+,同時伴隨生成1molOH-外加1mol的羥基自由基。正是羥基自由基的存在,使得芬頓試劑具有強的氧化能力。據計算在pH = 4 的溶液中,OH·自由基的氧化電勢高達2. 73 V。在自然界中,氧化能力在溶液中僅次於氟氣。因此,持久性有機物,特別是通常的試劑難以氧化的芳香類化合物及一些雜環類化合物,在芬頓試劑麵前全部被無選擇氧化降解掉。1975 ,美國著名環境化學家Walling C 係統研究了芬頓試劑中各類自由基的種類及Fe Fenton 試劑中扮演的角色,得出如下化學反應方程:

 

H2O2 +Fe3+  Fe2+ + O2 +2H+ 

 

O2 +Fe2+ Fe3+ + O2·③

 

可以看出,芬頓試劑中除了產生摩爾的OH·自由基外,還伴隨著生成摩爾的過氧自由基O2·,但是過氧自由基的氧化電勢隻有1.3 V左右,所以,在芬頓試劑中起主要氧化作用的是OH·自由基。

 

發展

 

 2009年,芬頓試劑和反應還進入了安徽省的高考題(請見原題),以有機汙染物濃度隨時間的變化曲線表現芬頓反應的降解速率受溶液溫度和pH影響的效果。開放性的命題形式和前沿的知識情境在考查化學反應速率的同時,更強調了實驗探究思維、變量控製方法和科學視野拓展的需要。