Dependence on the production of the ferril (Fe4 +) and hydroxyl radical (HO ∙) species in the Fenton reaction driven by catechol

Abstract

The main oxidant species in Fenton and Fenton-like reaction driven by catechol are HO∙ and Fe(IV). The prevalence of these species are dependent of reaction conditions. HO∙ production has been broadly studied in Fenton and Fenton-like reaction driven by catechol. However, there is not a systematic study that relates Fe(IV) with the reaction conditions for Fenton-like reaction driven by catechol, and their differences with Fenton reaction. Considering this, it was proposed the Fe(IV) generation in Fenton reaction at different pH values, using 2,4-xylidine. The results reveal that Fe(IV) was produced at pH = 2.0 and 4.0 through two pathways, corresponding to the formation of Fe(II) peroxocomplex in Fenton systems, and the reaction between Fe(III) y HO· in Fenton–like systems. In Fenton–like systems driven by catechol, Fe(IV) production is higher than Fenton systems. However, its formation route would be through Fe(III) and HO·, due to the reaction between the semiquinone and HO∙, which remains attached to Fe(II) in the peroxocomplex.

La principal especie oxidante en la reacción de Fenton y de tipo-Fenton conducido por catecol son HO∙ y Fe(IV). La prevalencia de estas especies son dependientes de las condiciones de reacción. La producción de HO∙ ha sido ampliemente estudiada en las reacciones de Fenton y de tipo-Fenton conducido por catecol. Sin embargo, no existe un estudio sistemático que relacione la producción de Fe(IV) con las condiciones de reacción para la reacción de tipo-Fenton conducido por catecol, y sus diferencias con la reacción de Fenton. Considerando esto, se ha propuesto la formación de Fe(IV) en la reacción de Fenton a diferentes valores de pH, utilizando 2,4-xilidina. Los resultados revelaron que el Fe(IV) se produce a pH = 2,0 y 4,0 mediante dos vías de reacción, correspondientes a la formación de peroxocomplejos de Fe(II) en sistemas Fenton, y la reacción entre Fe(III) y HO∙ en sistemas tipo-Fenton. En sistemas tipo Fenton conducido por catecol, la producción de Fe(IV) es mayor que en los sistemas Fenton. Sin embargo, su ruta de formación sería a través de Fe(III) y HO∙, debido a la reacción entre semiquinona y HO∙ , los cuales permanecen unidos al Fe(II) en el peroxocomplejo.