Zum Problem der Fenton-Oxidation

Eisen(II)-sulfat ist ein Katalysator, der die Reaktion beschleunigt, und wird in der Regel in Labortests bestimmt.

Dieser Beitrag wurde zuletzt von zhaolijun am 2015-10-27 20:06 bearbeitet. Es gibt tatsächlich kein festes Verhältnis, denn in der Farbdruckindustrie werden oft große Mengen an Reduktionsmitteln verwendet – beispielsweise Glukose oder Natriumpercarbonat usw. Und diese reduzierenden Stoffe haben einen großen Einfluss auf das Verhältnis von Eisen(II) zu Wasserstoffperoxid

Die genaue Mischungsverhältnis muss durch Versuche bestimmt werden. Je nach Wasserqualität ändern sich die Mischungsverhältnisse sowie auch die Entfernungseffizienz.

Gibt es einen Unterschied zwischen Stoffmengenverhältnissen und Massenverhältnissen? Die Verhältnisse werden in kleinen Versuchen bestimmt – beides kann miteinander umgerechnet werden. Man kann beliebige Parameter als Maßstab für die Verhältnisse verwenden

In früheren Unterlagen stand, dass ein Molverhältnis von 30 % Wasserstoffperoxid zu Ferrousion 10:1 ist

Im Folgenden möchte ich dies aus der Perspektive des Radikalmechanismus erläutern. Die Oxidationsmittel sind Hydroxylradikale, die durch die Zersetzung von Wasserstoffperoxid entstehen; der Initiator ist Eisensulfat. Das heißt, Wasserstoffperoxid wird unter dem Einfluss von Eisen(II) zerlegt und dabei Hydroxylradikale entstehen. Diese Hydroxylradikale greifen organische Verbindungen an; die Moleküle der organischen Verbindungen verlieren Elektronen bzw. spalten sich auf, wodurch freie Radikalfragmente entstehen. Diese reagieren weiterhin mit den Hydroxylradikalen und werden so in kleinere Moleküle zerlegt – oder sie binden sich mit den Radikalen zusammen und werden dadurch stabilisiert. Damit ist die Kettenreaktion beendet. Dann stellt sich die Frage, dass zur vollständigen Oxidation von mineralisierten organischen Schadstoffen viele Hydroxylradikale benötigt werden. Dafür ist eine ausreichende Menge an H2O2 erforderlich. Doch allein H2O2 reicht nicht aus – um möglichst starke oxidierende Hydroxylradikale zu erzeugen, ist auch ein ausreichender Anteil an Katalysatoren in Form von Eisen(II) notwendig. Dadurch entsteht ein Problem: Bei der Zersetzung von Wasserstoffperoxid entstehen nicht nur Hydroxylradikale, sondern auch andere Radikale mit geringer Oxidationskraft. Je mehr Wasserstoffperoxid vorhanden ist, desto mehr dieser schwachen Radikale entstehen. Andererseits bedeutet eine hohe Menge an Eisen(II), dass plötzlich viele Hydroxylradikale entstehen. Doch es gibt hier das Problem der Reaktionsgeschwindigkeit – nämlich die Abstimmung zwischen der Geschwindigkeit der Radikalbildung und der Geschwindigkeit der Reaktion der Radikale mit den Schadstoffen. Wenn zu viele Radikale zu schnell entstehen, haben sie keine Zeit, ausreichend mit den organischen Stoffen zu reagieren, und zerfallen stattdessen selbst oder kollidieren mit anderen schwach oxidierenden Radikalen ； Daher müssen die Entwickler eine Entscheidung auf der Grundlage der Eigenschaften des verschmutzten Substrats treffen. Bei Substanzen, die langsam oxidieren, wird beispielsweise bei einem Überschuss an Eisen(II)-Ionen die Mehrheit der Hydroxylradikale verschwendet ； Wenn es sich um oxidierbare Stoffe handelt, dann wird man feststellen, dass mit zunehmender Menge an Wasserstoffperoxid auch die Entfernungsrate des COD zunimmt. Solche Stoffe können mithilfe der Fenton-Methode behandelt werden – es geht dabei nur um die richtige Menge an Wasserstoffperoxid. Was ist also mit schwer abbaubaren – also organischen Stoffen, die langsam mit Freien Radikalen reagieren? Zu diesem Zeitpunkt sollte man daran arbeiten, die Reaktionsgeschwindigkeit zwischen den Freien Radikalen und dem Substrat zu erhöhen – mit anderen Worten: Die Effizienz der Nutzung von Wasserstoffperoxid muss gesteigert werden, um die Reaktionszeit zu verkürzen. Es ist wichtig zu beachten, dass Eisen(II) hauptsächlich als Katalysator bei der Erzeugung von Freien Radikalen wirkt. Wir sollten uns jedoch auf die Katalyse der Reaktionsgeschwindigkeit zwischen Hydroxylradikalen und dem Substrat konzentrieren. Ich kann keine weiteren Details nennen. Ich hoffe, dass all diese Informationen den Forschern und Entwicklern in diesem Bereich weiterhelfen können.

Es gibt kein festes Verhältnis, es wird in der Regel durch Experimente ermittelt!

Der Prozentsatz kann nur anhand der tatsächlichen Bedingungen vor Ort bestimmt werden

In den Unterlagen steht, dass das Molverhältnis von Wasserstoffperoxid zu Ferrozyanid 30 % beträgt – das ist etwas hoch