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Fenton实验步骤

芬顿(Fenton)试剂对有机污染物的化学降解是前景广阔的高级氧化技术,具有反应快、降解完全等优点:

1、了解芬顿试剂氧化降解水中有机污染物(如亚甲基蓝、农药)的原理;

2、熟悉芬顿试剂的制备、操作过程和影响因素。

实验原理

过氧化氢与亚铁离子结合形成的芬顿(Fenton)试剂,具有极强的氧化能力,其氧化机理主要是在酸性条件下,利用亚铁离子作为过氧化氢分解的催化剂,反应过程可以生成反应活性极高的羟基自由基,其具有很强的氧化能力。羟基自由基可进一步引发自由基链反应,从而降解大部分有机物,甚至使部分有机质达到矿化。

过氧自由基反应的一般过程为:

Fe2+ + H2O2 →Fe3+ + HO• + OH- (1)

Fe3+ + H2O2 →Fe2+ + HOO• + H+ (2)

Fe2+ + HO• →Fe3+ + OH- (3)

Fe3+ + HOO• →Fe2+ + O2 + H+ (4)

Fe2+ + H OO• →Fe3+ + HO2- (5)

HO• + H2O2 →HOO•+ H2O (6)

HOO• + H2O2 →HO•+ H2O + O2 (7)

反应体系十分复杂,其关键是通过Fe2+在反应中起激发和传递电子的作用,使链反应可以持续进行直至H2O2耗尽。芬顿试剂降解有机物一般在酸性条件下进行,pH对降解影响大。

pH过高时,一是随着pH的升高,H2O2的稳定性降低,高pH会造成H2O2的分解;二是较高的pH对反应(1)的抑制作用,不利于HO•的产生,式(1)是产生HO•的主要反应;三是Fe2+易形成Fe(OH)3胶体或Fe2O3•nH2O无定形沉淀,导致体系的催化活性下降或消失。

pH过低时,H+是HO•的清除剂:H+ + HO• + Fe2+ = H2O + Fe3+,这也不利于HO•的产生。

另外,FeSO4和H2O2的量和配比也会影响芬顿试剂的氧化降解性能。

试剂与仪器

1、亚甲基蓝固体

2、亚甲基蓝操作液(50 mg/L)1500mL

3、30% (w/w) H2O2溶液,密度1.11g/mL

4、七水硫酸亚铁固体FeSO4. .7H2O

5、NaOH 溶液(1 mol/L)

6、H2SO4溶液(1 mol/L)

⏹分光光度计每组一台

⏹pH计一台

⏹比色管9根每组

⏹烧杯250ml,5个每组;100ml,1个每组

⏹容量瓶1000ml一个每组,500ml二个每组

⏹玻棒每组3根;计时器1个每组

⏹电子天平每组一台

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