1. Cơ chế

Hệ tác nhân Fenton đồng thể (Fenton cổ điển) là một hỗn hợp gồm các ion sắt hóa trị 2 và H₂O₂, chúng tác dụng với nhau sinh ra các gốc tự do *HO, còn Fe²⁺ bị oxi hóa thành Fe³⁺.

Fe²⁺ + H₂O₂ => Fe³⁺ + *HO + OH^-  (k = 63 l.mol^-1.s^-1)  (2.1)

Phản ứng này được gọi là phản ứng Fenton vì Fenton là người đầu tiên đã mô tả quá trình này năm 1894.

Những ion Fe²⁺ mất đi sẽ được tái sinh lại nhờ Fe³⁺ tác dụng với H₂O₂ dư theo phản ứng:

Fe³⁺ + H₂O₂ => Fe²⁺ + H⁺ + *HO₂. (k < 3.10-3 l.mol^-1.s^-1)  (2.2)

Từ những phản ứng trên chứng tỏ tác dụng của sắt đóng vai trò là chất xúc tác. Quá trình khử Fe³⁺ thành Fe²⁺ xảy ra rất chậm, hằng số tốc độ phản ứng rất nhỏ so với phản ứng (2.1), vì vậy sắt tồn tại sau phản ứng chủ yếu ở dạng Fe³⁺.

Gốc *HO sinh ra có khả năng phản ứng với Fe²⁺ và H₂O₂, nhưng quan trọng nhất là là có khả năng phản ứng với  nhiều chất hữu cơ tạo thành các gốc hữu cơ có khả năng phản ứng cao.

*HO  + H₂O₂ => H₂O + *HO₂                            (2.3)

*HO  + Fe²⁺ => OH^- + Fe³⁺                               (2.4)

*HO  + RH => H₂O + *R                                    (2.5)

Gốc *R có thể oxy hóa Fe²⁺, khử Fe³⁺ hoặc dimer hóa theo những phương trình phản ứng sau:

*R + Fe²⁺   => Fe³⁺ + RH                                (2.6)

*R + Fe³⁺  => Fe²⁺ + “sản phẩm”                    (2.7)

*R + *R  => “sản phẩm”                                   (2.8)

 Gốc *HO₂ có thể tác dụng với Fe²⁺, Fe³⁺ theo các phương trình phản ứng sau:

*HO₂ + Fe²⁺   => HO₂^- + Fe³⁺                          (2.9)

*HO₂ + Fe³⁺   => H⁺ + O₂ + Fe³⁺                      (2.10)

Phương trình phản ứng Fenton tổng cộng có dạng:

Fe²⁺ + H₂O₂ + RH => Fe³⁺ + H₂O + CO₂  (2.11)

Mặc dù tác nhân Fenton đã được biết hàng thế kỷ nay và thực tế đã chứng minh là một tác nhân oxi hóa rất mạnh do sự hình thành gốc hydroxyl *HO trong quá trình phản ứng, nhưng cơ chế của quá trình Fenton cho đến nay vẫn đang còn tranh cãi và tuyệt đại đa số các nhà nghiên cứu thừa nhận sự hình thành gốc hydroxyl *HO là nguyên nhân của khả năng oxy hóa cao của tác nhân Fenton.

2. Ưu điểm 

Việc lựa chọn quá trình Fenton vào nghiên cứu xử lý nước, nước thải là nhờ những ưu điểm sau:

✅Các tác nhân H₂O₂ và các muối sắt II tương đối rẻ và có sẵn, đồng thời không độc hại, dễ vận chuyển, dễ sử dụng.

✅Hiệu quả oxi hóa được nâng cao rất nhiều so với H₂O₂ sử dụng một mình. Áp dụng quá trình Fenton để xử lý nước và...