利用亞鐵離子催化過氧化氫分解二氯松

Abstract

1894年，H.J.H. Fenton 首先發現亞鐵離子催化過氧化氫具有強氧化力， 故將其稱為 〝Fenton reagent〞。在本研究裡將對 Fenton's reagent 分解二氯松溶液做一深入探討。由研究結果得知，Fenton系統分解二氯松 呈現二階段反應，第一階段二氯松快速分解，屬於Fe2+/H2O2反應；第二 階段二氯松分解速率較慢，屬於 Fe3+/H2O2 反應。在二氯松之分解過程 中，溶液pH值下降且有氯離子釋出，隨著二氯松去除量增加，氯離子產量 也逐漸增加，因為二氯松分子帶有二個氯原子，故實驗結果也發現氯離子 產量約為二氯松去除量之二倍；另外，在第一階段反應中，溶氧量快速降 低，但在第二階段反應中，溶氧量卻緩慢增加，其增加速率遵循零階反應 動力。Fenton系統在pH＝3∼4時，分解二氯松之速率最快。增加過氧化氫 或亞鐵離子添加量可加速二氯松分解，當 [H2O2] 從 1.0×10^-3M增至 1.0×10^-2 M 時，二氯松90分鐘之分解率可從79.2％提高至99.5％，相 同地，[Fe2+]從 5.0×10^-5 M增至 5.0×10^-4M時，二氯松分解率可 從50％提高至100％；此外，由迴歸結果發現，第二階段擬一階反應常數 分別與過氧化氫及亞鐵離子添加量呈0.7階、1.2階之關係，三者關係式如 下： kobs ＝2.67×10^-4[H2O2]^0.7 [Fe2+]^1.2 Fenton系統對於溶液 中之背景離子相當敏感，由實驗結果發現背景離子影響二氯松分解之快慢 順序為過氯酸根 >= 硝酸根 > 氯離子 >> 磷酸氫根其90分鐘後二氯松之 去除率分別為97.1％、96.7％、92.3％、40.2％，故可看出磷酸根離子會 嚴重抑制Fenton系統氧化二氯松之能力，而造成磷酸根離子抑制之原因是 磷酸根離子會與亞鐵離子、鐵離子產生錯合反應，導致催化過氧化氫之能 力降低。