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Fenton法
#Fenton试剂的来源
1894 在一项科学研究中发现酸性水溶液中在H2O2 与Fe2+共存的条件下可以有效的将酒石酸氧化,这项研究发现为人们分析还原性有机物和有机物的选择性氧化提供了一种新的方法。人们为了纪念这位伟大的科学家,将H2O2 / Fe2+命名为Fenton试剂,即为标准Fenton试剂。
#Fenton法的发展
Fenton法可有效处理酚类、芳胺类、芳烃类、农药及核废料等难降解有机废水, 与其他高级氧化工艺相比, 因其简单、快速、可产生絮凝等优点而倍受人们的青睐。Fenton试剂是Fe2 +和H2O2的结合, 二者反应生成具有高反应活性的羟自由基·OH,·OH可与大多数有机物作用使其降解以至矿化。随着环境科学技术的发展, 近三十年来Fenton法派生出许多分支, 如UV / Fenton法、UV/H2O2法、铁屑/ H2O2法和电Fenton法等。
反应机理
目前普遍为大家所接受的反应机理:H2O2 与Fe2+反应分解生成羟基自由基(·OH)和氢氧根离子(OH-),并引发连锁反应从而产生更多的其它自由基,然后利用这些自由基进攻有机质分子,从而破坏有机质分子并使其矿化直至转化为CO2、H2O等无机质。
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影响Fenton法处理效率的主要因素

因为Fe 在溶液中的存在形式受制于溶液的pH值,所以Fenton试剂只在酸性条件下发生作用,在中性和碱性环境中,Fe不能催化H202产生·OH。研究者普遍认为。当pH值在2~4范围内时,氧化废水处理效果较好,最佳效果出现在pH=3时。
根据反应动力学原理,随着温度的增加,反应速度加快。但对于Fenton 试剂这样的复杂反映体系,温度升高,不仅加速正反应的进行,也加速副反应。因此,温度对Fenton试剂处理废水的影响复杂。适当的温度可以激活·OH自由基,温度过高会使H202分解成H2O和O2。

在Fenton反应中,Fe起到催化剂的作用,是催化H202产生自由基的必要条件。在无Fe条件下,H202难于分解产生自由基。当Fe浓度很低时,反应(1)速度很慢,自由基的产生量小,产生速度慢,整个过程受到限制。当Fe浓度过高时,会将H202还原且被氧化成Fe,造成色度增加。

Fenton试剂在不同的Fe/ H202比值下具有不同的处理功能。FeSO4大于H202时,Fenton试剂具有化学絮凝作用。当后者大于前者时,Fenton试剂具有化学氧化功能。
***此外,影响Fenton试剂处理程度的因素还有诸如有机物的浓度、停留时间、压力等,
派生分支
光Fenton法
Fenton法在光化学方面大致经历了从普通Fenton法到UV / Fenton法, 再由UV/Fenton法到UV - vis/草酸铁络合物/ H2O2法的历程
***普通Fenton法在黑暗中就能破坏有机物, 具有设备投资省的优点。但其存在两个缺点: 一是不能充分矿化有机物, 初始物质部分转化为某些中间产物, 这些中间产物或与Fe3 +形成络合物, 或与·OH的生成路线发生竞争, 并可能对环境的危害更大; 二是H2O2的利用率不高。为此人们把紫外线引入Fenton体系, 形成了UV/ Fenton法。UV/ Fenton法实际上是Fe2 +/H2O2与UV /H2O2两种系统的结合。
可降低Fe2 +的用量, 保持H2O2较高的利用率;
(2) 紫外光和亚铁离子对H2O2催化分解存在协同效应, 即H2O2的分解速率远大于Fe2 +或紫外光催化H2O2分解速率的简单加和, 这主要是由于铁的某些羟基络合物可发生光敏化反应生成·OH 所致, 如
此反应与波长有关, 随波长增加,·OH的量子产率降低, 例如在313 nm 处·, 在360 。
(3) 此系统可使有机物矿化程度更充分, 是因为Fe3 +与有机物降解过程中产生的中间产物形成络合物是光活性物质, 可在紫外线照射下继续降解;
(4) 有机物在紫外线作用下可部分降解。
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***UV / Fenton 法具有很强的氧化能力, 能有效地分解有机物, 且矿化程度较好, 但其利用太阳能的能力不强, 处理设备费用也较高, 能耗大。另外, UV/Fenton法只适宜于处理中低浓度的有机废水[1] 。这是由于有机物浓度高时, 被Fe(Ⅲ)络合物所吸收的光量子数很少, 并需较长的辐射时间, 而且H2O2的投入量也会增加, 同时·OH易被高浓度H2O2所清除。因此有必要在UV / Fenton体系中引入光化学活性较高的物质。水中含Fe(Ⅲ)的草酸盐和柠檬酸盐络合物具有很高的光