废水进入一体化芬顿反应器，添加硫酸亚铁和过氧化氢，因过氧化氢(H2O2) 与二价铁离子Fe的混合溶液具有强氧化性，可以将很多的有机化合物如羧酸、醇、酯类氧化为无机态，氧化效果较强。具有去除难降解有机污染物的高能力的芬顿试剂，在印染废水、含油废水、含酚废水、焦化废水、含硝基苯废水、二苯胺废水、电镀废水等废水处理中体现了很广泛的应用。
Fe+H2O2→Fe+OH+ ·OH
从上式可以看出，1mol的H2O2与1mol的Fe反应后生成1mol的Fe，同时伴随生成1mol的OH外加1mol的羟基自由基。正是羟基自由基的存在，使得芬顿试剂具有强的氧化能力。 因此，持久性有机物，特别是通常的试剂难以氧化的芳香类化合物及一些杂环类化合物，在芬顿试剂面前全部被无选择氧化降解掉。芬顿试剂中各类自由基的种类及Fe 在Fenton 试剂中扮演的角色，得出如下化学反应方程：
H2O2+ Fe→ Fe + O2 + 2H
O2 + Fe→ Fe + O2·
可以看出,芬顿试剂中除了产生1 摩尔的OH·自由基外,还伴随着生成1 摩尔的过氧自由基O2·，但是过氧自由基的氧化电势只有1.3 V左右，所以，在芬顿试剂中起主要氧化作用的是OH·自由基。·OH自由基与难降解有机物反应使之发生部分氧化、耦合或氧化形成分子量不太大的中间产物，曾而改变他们的可生化性、溶解性和混凝沉淀性。能够去除废水中的COD及各种重金属。
