Sequential addition of H2O2, pH and solvent effects as key factors in the oxidation of 2,4,6-trichlorophenol catalyzed by iron tetrasulfophthalocyanine

Abstract

The efficiency of the H₂O₂ oxidation of 2,4,6-trichlorophenol (TCP) catalyzed by iron tetrasulfophthalocyanine (FePcS) is highly dependent on the pH value of the reaction mixture, the local hydrogen peroxide concentration and the organization of FePcS molecules in solution. Among the several forms of FePcS in aqueous solutions (dimer or monomer), monomeric FePcS is proposed to be the catalytically active complex. The key role of the organic co-solvent (acetonitrile, acetone, alcohol, . . .) is to shift the dimer/monomer equilibrium toward monomeric FePcS, the efficient catalyst precursor. A stepwise addition of hydrogen peroxide significantly improves the conversion of TCP and allows a low catalyst loading, below 1% with respect to the pollutant, to be used. Facteurs cle′s dans l'oxydation du 2,4,6-trichlorophe′nol catalyse′e par la te′trasulfophtalocyanine de fer: ajout se′quentiel d'eau oxyge′ne′e, effets du pH et du solvant.L'efficacite′ de l'oxydation du 2,4,6-trichlorophe′nol (TCP) catalyse′e par la te′trasulfophtalocyanine de fer (FePcS) est très de′pendante de la valeur du pH du milieu re′actionnel, de la concentration locale en eau oxyge′ne′e et de l'organisation des mole′cules de FePcS en solution. Parmi les diffe′rentes formes possibles de FePcS en solution aqueuse (dimère ou monomère), la forme monome′rique de FePcS est probablement la forme active du catalyseur. Le rôle cle′ du co-solvant organique (ace′tonitrile, ace′tone, alcool, . . .) est de de′placer l'e′quilibre dimère/monomère vers la forme monome′rique de FePcS, le pre′curseur catalytique efficace. Une addition fractionne′e d'eau oxyge′ne′e ame′liore de manière significative la conversion du TCP et permet d'utiliser moins de 1% de catalyseur par rapport au polluant.