可生成具有强氧化性的羟基自由基（·OH），用于去除水中难降解有机物。芬顿试剂作为强氧化剂的应用已具有一百多年的历史，在精细化工、医药化工、医药卫生、环境污染治理等方面得到广泛的应用。

1894年，法国化学家H.J.H.芬顿（Fenton）发现H₂O₂与Fe²⁺的混合溶液具有强氧化性，可强烈的促进苹果酸的氧化，但对于芬顿试剂的早期研究和应用仅限于有机合成领域。1964年，H.R.艾森豪瑟（Eisenhouser）首次使用芬顿试剂处理苯酚及烷基苯废水，开创了芬顿试剂应用于废水处理领域的先例。

芬顿法属于高级氧化法，常用于废水处理，以去除化学需氧量（COD）、色度和泡沫等。主要原理为H₂O₂在催化剂Fe²⁺存在的情况下，可高效分解生成具有强氧化能力和高电负性或亲电子性的羟基自由基，同其他氧化剂相比，羟基自由基具有更高的氧化电极电位，因而具有很强的氧化能力，可以氧化降解水体中的有机污染物，使其最终矿化为二氧化碳、水和无机盐类等小分子物质。芬顿试剂一般在酸性环境（pH=2.00～5.00）下进行，主要发生以下反应：

Fe²⁺+H₂O₂→Fe³⁺+OH^-+·OH       k₁=76 L/(mol·s)       （1）

Fe³⁺+ H₂O₂ → Fe²⁺ +·OOH + H+       k₂=0.01～0.02 L/(mol·s)   （2）

Fe³⁺+·OOH → Fe²⁺+ H⁺+ O₂       k₃=3.1×10⁵ L/(mol·s)    （3）

·OH + H₂O₂ →·OOH + H₂O       k₄=（1.2～4.5）×10⁷ L/(mol·s)   （4）

·OH + Fe²⁺ → Fe³⁺+ OH^-       k₅=4.3×10⁸ L/(mol·s)        （5）

·OH +·OH → H₂O₂           k₆=5.3×10⁹ L/(mol·s)        （6）

·OH +·OOH → O₂+ H₂O       k₇=1×10¹⁰ L/(mol·s)          （7）

从以上的反应式中可以看出，在整个芬顿体系中，反应的限速步骤是三价铁离子（Fe³⁺）返回Fe²⁺的反应。由于该反应的速率常数较低，使得反应过程中铁离子的循环受阻，体系中铁离子将以Fe³⁺的形态积累，并最终导致有机污染物降解不完全。通过增加Fe²⁺的用量，可以提高羟基自由基的浓度而有效降解有机污染物，但由于在芬顿体系中H₂O₂同时可作为还原物质被羟基自由基所氧化，导致后者的利用效率较低，整个废水的处理成本高。芬顿混合体系会表现出强氧化性是因为Fe²⁺的催化有利于H₂O₂分解产生羟基自由基。通常来说，芬顿试剂的反应是一个复杂的反应过程，各种自由基之间或者自由基与其他物质之间的相互作用会使自由基很快被消耗，因此导致反应链终止。芬顿试剂可以无选择地氧化水中的绝大多数有机物，特别适用于生物难降解或者一般化学试剂难以达到效果的有机废水的氧化处理，所以芬顿试剂在废水处理中具有特殊意义，受到了普遍的重视。

芬顿试剂的特点为：①氧化能力强；②H₂O₂能快速分解成羟基自由基，羟基自由基的氧化速率较高，从而处理效率高；③羟基自由基具有很高的电负性（亲电性）；④处理过程环境友好，不引入其他杂质，不会产生二次污染；⑤反应过程可控，易满足处理要求；⑥既可以单独使用也可以与其他工艺联合使用，从而达到降低成本，提高处理效果的目的。例如与生物处理法连用，作为生物处理的预处理，提高废水可生化性，或者作为生物处理后的深度处理，提高出水水质；⑦应用范围广，对废水中干扰物质的耐受能力强，操作与设备维护简便。

芬顿试剂及各种改进系统的废水处理中的应用可分为两个方面，一是单独作为一种处理方法氧化有机废水，包括：处理氰化物、酚类、染料废水、农药废水、焦化废水、垃圾渗滤液等；二是与其他方法联用，如于混凝沉降法、活性炭法、生物法、光催化等。