Fenton reaktio on kehittynyt hapetusreaktio , joka koostuu aloittamista reaktiot hajoamisen vetyperoksidin (H 2 O 2 ) metalli suolat, jotta saadaan aikaan radikaalien (HO • , HO•
2, jne.). Useimmissa tapauksissa tämä johtaa hydroksyyliradikaalin HO • muodostumiseen, joka on luonnossa toiseksi voimakkain hapetin fluorin jälkeen .
Haber ja Weiss (1934) ehdottivat aluksi H 2 O 2 : n hajoamista rauta-ioneilla.
Reaktion aikana vetyperoksidi hapettaa rautarautaa (Fe 2+ ) seuraavan hapetus-pelkistysreaktion mukaisesti:
Fe 2+ (vesiliuos) + H 2 O 2 → Fe 3+ (vesiliuos) + OH - (vesiliuos) + HO •Reaktionopeusvakio on lämpötilassa 25 ° C : k = 55 mol L- 1 s -1
Rautarautan ja vetyperoksidin seosta kutsutaan "Fentonin reagenssiksi" ja se on erittäin hyvä hapetin monille orgaanisille yhdisteille.
Fenton-järjestelmän tehokkuus riippuu monista tekijöistä, kuten rautaionien ja vetyperoksidin alkupitoisuudesta, orgaanisen epäpuhtauden alkupitoisuudesta , pH: sta , lämpötilasta tai liuenneen molekyylihapen läsnäolosta.
Orgaanisen yhdisteen alkupitoisuudelle ja tietyssä lämpötilassa kolme pääparametria, jotka voivat vaikuttaa Fentonin reagenssin tehokkuuteen, ovat vesiliuoksen pH, rautaraudan alkupitoisuus ja vetyperoksidin alkupitoisuus.
Tämän prosessin suurin haittapuoli on sen tarve olla tehokas happamalle väliaineelle estämään rautasuolojen (erityisesti rautasuolojen) saostuminen vastaaviksi hydroksideiksi.
Lukuisat Fenton-prosesseja koskevat työt ovat osoittaneet, että pH noin 2,5-3,5 näyttää olevan paras alue orgaanisten epäpuhtauksien optimaaliselle hajoamiselle.
Optimaalinen hajoaminen saavutetaan pH-arvossa 3 . Tässä pH: ssa muodostuu vähän välituotteita ja ne hajoavat nopeasti.
Koska fentonireaktio vaatii niin happaman pH: n, tarvitaan suuria reagenssimääriä (mikä johtaa korkeisiin tuotantokustannuksiin) ja tuottaa suuren määrän jätettä. Siksi Photo-Fentonin ja elektro-Fentonin parannetut menetelmät muodostavat tehokkaammat menetelmät hydroksyyliradikaalin saamiseksi .
Vetyperoksidin ylimäärän läsnä ollessa kaikki rautarauta hapetetaan nopeasti. Myöhemmin H 2 O 2 : n hajoaminen syntyvällä ferriraudalla Fe 3+ voi tapahtua seuraavan reaktion mukaisesti:
Fe 3+ (vesipitoinen) + H 2 O 2 → Fe 2+ (vesipitoinen) + H 2 O (vesipitoinen) + H +ja siten edistää rautaraudan osittaista uudistumista väliaineessa. Tämä reaktio on kuitenkin huomattavasti hitaampi kuin Fentonin reaktio.
Lukuisissa tutkimuksissa on osoitettu, että katalyytin (Fe2 + ) suuri pitoisuus liuoksessa ei tue parempaa mineralisaatiota. Suuren rautapitoisuuden vaikutus katalysaattorina johtaa tehokkuuden vähenemiseen johtuen HO •: n ja Fe 2+ : n välisestä sivureaktiosta :
Fe 2+ + HO • → Fe 3+ + OH -Fenton-reaktio on nykyään tehokas menetelmä teollisten ja maatalouden jätevesien läsnä olevien orgaanisten mikropäästöjen torjumiseksi ja yleisemmin jäteveden puhdistamiseksi .
Agronomiassa paljaalla tai kynnetyllä maalla on hyperoksidoituva vaikutus. Solar-ultraviolettisäteet tämän tyyppisessä maaperässä laukaisevat Fenton-reaktion, joka hyökkää kemiallisesti orgaanista ainetta heikentäen maaperän hedelmällisyyttä.
Sitä käytetään myös tiettyihin hammashoitoihin.