Другим направлением обезвреживания ксенобиотиков является инактивация чрезвычайно устойчивых и токсичных пестицидов предыдущего поколения. Наиболее надёжным способом инактивации считается полное окисление пестицидов до нетоксичных неорганических веществ.
Целью настоящей работы явилось изучение процесса окисления 2,4-динитрофенола реактивом Фентона - пероксидом водорода в сочетании с ионами железа. Действие реактива Фентона начинается с взаимодействия пероксида водорода с ионами железа и образования гидроксильных радикалов:
Fe2+ + H2O2 ® Fe3+ + ×OH + OH-
Поскольку гидроксильные радикалы обладают высокой реакционной способностью, то они легко окисляют при комнатной температуре даже устойчивые органические соединения.
Начальная концентрация динитрофенола во всех экспериментах была постоянной и составляла 0,27 ммоль/л. Концентрация пероксида водорода варьировалась от 4,5 до 72 ммоль/л, а концентрация Fe (II) от 0,14 до 0,56 ммоль/л.
Экспериментальные результаты показали, что оптимальная концентрация пероксида водорода для деградации динитрофенола составляет 9 ммоль/л. Снижение концентрации пероксида водорода замедляет скорость окисления. Более высокая концентрация Н2О2 ухудшает характеристики процесса деградации, поскольку в избытке пероксида водорода, вероятно, становится доминирующей реакция:
•OH + Н2О2 ® H2O + НО2•
Содержание ионов железа (II) влияет на ход процесса неоднозначно. На начальном этапе реакции скорость расхода 2,4-динитрофенола заметно выше в растворах с высокой концентрацией Fe(II). Оптимальное содержание ионов железа (II) для этого отрезка времени составляет 0,56 ммоль/л, при такой концентрации эффективность процесса деградации 2,4-динитрофенола наиболее высока. Снижение концентрации ионов железа (II) до 0,14 ммоль/л замедляет скорость процесса.
Однако после первых 20 минут эксперимента описанная выше зависимость меняется на обратную. При концентрации ионов железа (II) - 0,14 ммоль/л эффективность процесса наиболее высока, а при 0,56 ммоль/л - заметно снижается.
Детальный анализ формы кинетических кривых позволяет предположить, что в присутствии большого количества ионов железа наступает торможение процесса окисления динитрофенола. Кинетические кривые в таких случаях выходят на стационар, и изменения концентрации динитрофенола происходят крайне медленно, либо вовсе прекращаются.
Причина этого явления недостаточно ясна. Вероятно, высокая концентрация ионов железа на начальном этапе является условием генерирования необходимого количества окислителей - гидроксильных радикалов. Этим объясняется благоприятное влияние высоких концентраций железа в начале эксперимента. Возможно, по мере протекания реакции, железо начинает выступать и в другом качестве - участника обрыва цепи.
Fe2+ + .OH ® Fe3+ + OH-
Снижение концентрации окислителей вызывает уменьшение эффективности процесса.
Таким образом, результаты проведённых экспериментов показали, 2,4-динитрофенол в водных растворах может быть окислен пероксидом водорода в присутствии ионов железа (II). Этот способ может быть рекомендован для инактивации пестицидов на основе динитрофенолов.