咖啡渣生物炭负载δ-MnO2的室温酸性合成技术及其对土壤铅暴露风险的高效阻断机制

本研究创新性地通过KMnO4与MnSO4的歧化反应（disproportionation），在室温酸性条件下实现δ-MnO2稳定负载于咖啡渣生物炭（Mn-BC），其铅稳定化效率达95.61%（XPS/FT-IR验证）。该技术突破传统高温合成局限，通过电子重排（electron redistribution）形成环形锚定机制，为解决土壤铅（Pb(Ⅱ)）污染提供了工业可行的解决方案。

　　

Highlight

本研究成功开发了一种新型重金属修复剂（Mn-BC），通过KMnO₄与MnSO₄混合溶液改性废弃咖啡渣生物炭，实现以下突破：

1. 1.

   Mn-BC对土壤中Pb(Ⅱ)的稳定化效率达95.61%（30天后可浸出铅从228 mg·L^-1降至10 mg·L^-1）；

2. 2.

   FT-IR证实Mn-O键形成，XRD验证室温酸性合成成功负载δ-MnO₂，攻克工业难题；

3. 3.

   值得注意的是，FT-IR中Mn-O的蓝移表明...

Characterization and properties of Mn-BC

通过SEM观察发现：原始生物炭（CBC）表面光滑无颗粒负载，而Mn-BC表面沉积了松散结构的细颗粒（图2d,e）。XPS谱图显示两者主要元素为C和O，但Mn-BC新增锰特征峰，证实δ-MnO₂成功锚定。

Conclusion

本文开发的Mn-BC通过独特环形锚定机制：δ-MnO₂在吸附位点引发电子重排，均匀分散Pb(Ⅱ)并增强络合强度，同时避免二次污染。该技术为土壤铅污染治理提供了高效、低成本的解决方案。