芬頓試劑

芬頓試劑]，亦稱Fenton試劑。是指由過氧化氫和亞鐵離子組成的具有強氧化性的體系。由芬頓於19世紀90年代發明，用於氧化土壤中的有機物。溶液的pH、反應溫度是影響氧化效果的主要因素。芬頓試劑的氧化性在pH3〜5之間為最佳，這種混合體系亦稱標準芬頓試劑。以標準芬頓試劑為基礎，通過改善反應機制、增加光照、電化學反應或引入適當的配體，可以得到一系列機理相似的類芬頓試劑，如改性-芬頓試劑、光-芬頓試劑、電-芬頓試劑和配體-芬頓試劑等。

基本介紹

• 中文名：芬頓試劑
• 外文名：Fenton’s reagent
• 發現者：法國化學家Fenton H J
• 發現時間：1894年
• 作用：處理工業廢水
• 特點：氧化能力強

研究歷史

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。1894年，化學家FentonHJ發現，過氧化氫(H₂O₂)與二價鐵離子Fe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。後人將這種混合溶液稱為Fenton試劑。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，它一種強氧化劑，特別適用於有毒難降解的工業廢水的處理。

自芬頓試劑及芬頓反應發現以來，有關芬頓反應的研究主要用於有機合成、酶促反應以及細胞損傷機理和套用，這為人們分析還原性有機物和選擇性氧化有機物提供了一種新的方法。1964年，加拿大學者Eisenhaner首次將芬頓試劑套用到水處理中。他用芬頓試劑處理ABS廢水，ABS的去除率高達99%。芬頓氧化技術具有高效、廉價、選擇性小等特點，芬頓氧化法作為一種高級氧化技術（Advanced Oxidation Process，AOP）套用於環境污染物處理領域，引起了國內外科學家的極大關注。

主要特點

Fenton試劑具有下列特點：

（1）氧化能力強。

（2）過氧化氫分解成羥基自由基的速度很快，氧化速率也較高。

（3）羥基自由基具有很高的電負性或親電性。

（4）處理效率較高，處理過程中不引入其他雜質，不會產生二次污染。

（5）由於是一種物理化學處理方法，很容易加以控制，容易滿足處理要求。

（6）既可以單獨使用，也可以與其他工藝聯合使用，以降低成本，提高處理效果。可與生物處理法聯用，作為生物處理的預處理，提高廢水可生化性，或者作為生物處理後的深度處理，提高出水的水質。

（7）對廢水中干擾物質的承受能力較強，操作與設備維護比較容易，使用範圍比較廣。

作用

芬頓氧化反應在廢水處理中的研究進展：芬頓試劑具有很強的氧化性，而且其氧化性沒有選擇性，能適應各種廢水的處理。

處理氰化物

氰化物是劇毒性的物質，在廢水的排放中都要嚴格控制氰化物的含量。芬頓試劑可有效地處理氰化物，處理過程中，游離的氰化物分兩步被分解，反應如下：

CN+H₂O₂→CNO+H₂O

CNO+2H₂→NH₃+HC₃O

處理酚類

酚類物質有較高的毒性，對人體有致癌作用，屬於難降解的工業有機廢水。芬頓試劑可用於處理苯酚、甲酚、氯代酚等多種酚類，效果均極好。在室溫、pH=3～6和FeSO₄催化劑存在的情況下，H₂O₂可快速破壞酚結構，氧化過程中先將苯環分裂為二元酸，最後生成CO₂和H₂O。

除了可以直接降解氯酚類物質外，還可以用芬頓試劑氧化作為生物處理技術的前處理過程，使廢水的毒性降低，可生化性提高。在用芬頓試劑和生物法聯合處理含有五氯酚的廢水時，研究者觀察到在預處理中採用芬頓試劑與只採用H₂O₂相比，在後續的生物處理過程中五氯酚的吸收速率顯著提高。

處理染料廢水

紡織印染廢水的組成非常複雜，多數分子是以苯環為核心的稠環、雜環結構，屬於高度穩定且有高致癌性的廢水，它難以降解，並含有大量殘餘的染料和助劑。染料廢水主要問題是殘餘染料所產生的色度。染料廢水中顏色來源於染料分子的共軛體系，芬頓試劑在酸性條件下生成HO能夠氧化打破這種共軛結構，使之變成無色的有機分子進一步礦化。採用芬頓氧化法對染料廢水進行處理具有高效低耗、無二次污染的優勢。

處理染料中間體廢水

染料中間體廢水中常含有大量的蒽醌、萘、苯的各種取代基衍生物，具有COD高、色度高等特點，是較難處理的工業廢水之一。用芬頓試劑處理此類廢水的研究也在陸續開展。

處理農藥廢水

農藥廢水是一種難治理的有機化工廢水，具有COD高、毒性大、難生物降解等特點。近來針對這點，出現了一些用Fenton法進行處理的研究。

處理焦化廢水

煉焦廢水含有數十種無機和有機化合物，包括氨氮、硫氰化物、硫化物、氰化物、酚、苯胺、苯並芘等，其中一些是高致癌物，屬於高污染難治理的工業廢水。

處理垃圾滲濾液

城市垃圾滲濾液是一種組成成分複雜的污水，將會污染地下水，對城市環境構成嚴重威脅。由於其含有多種有毒有害的難降解有機物，不易用傳統的生化法來處理。不同的填埋場的垃圾滲濾液的組成、濃度不同。因此，對垃圾滲濾液的處理效率研究，主要是從降低COD和去除的混合物中有機物分子量來考察。

用芬頓試劑處理廢水的特點，一是反應啟動快，反應在酸性的環境中，常溫常壓，條件溫和；二是不需要設計複雜的反應系統，設備簡單、能耗小。芬頓試劑氧化性強，反應過程中可以將污染物徹底地無害化，而且氧化劑H₂O₂參加反應後的剩餘物可以自行分解掉，不留殘餘，同時也是良好的絮凝劑，效果好。Fenton試劑在處理各種廢水的時候，其反應條件差別不大，這就方便了Fenton試劑的工業化套用。