活性炭由于其发达的孔结构和高的比表面积，在水处理和空气净化中得到广泛应用（NIE等人，2025年）。然而，一旦饱和，废弃的活性炭不仅代表了大量的资源浪费（全球每年废弃活性炭的排放量超过100万吨），还会通过吸附污染物的二次释放带来环境风险（LI，2021年）。磺胺甲嗪（SMZ）是一种典型的磺胺类抗生素，在水产养殖和畜牧业中广泛使用，导致其在水环境中频繁被检测到，浓度范围从纳克/升到微克/升（ZHAO，2012年）。由于其较差的生物降解性以及潜在的致癌、致畸和致突变作用，SMZ会促进抗生素抗性基因的传播，对水生生态系统和公共健康构成重大威胁（ZHANG等人，2019年）。尽管活性炭吸附是去除水系统中SMZ的有效方法，但废弃活性炭的再生仍然是一个主要挑战（HUANG等人，2012年）。不当处理废弃的活性炭可能导致SMZ重新释放到环境中。因此，开发能够完全降解SMZ同时高效恢复活性炭吸附能力的再生技术已成为该领域的研究重点。
活性炭的传统再生方法大致可分为基于解吸和基于降解的方法。基于解吸的再生方法通过从碳表面去除吸附的污染物来恢复吸附能力（FU等人，2020年）。常见的解吸方法包括温度或压力变化以及溶剂辅助解吸，如低温热再生、超声波再生、化学洗脱、超临界流体再生和真空再生（ZHANG等人，2025年；FENG等人，2020年）。尽管这些方法各有优势，但都存在一定的局限性。例如，低温热再生适用于气相中的挥发性有机化合物的回收，但对于高沸点污染物效果较差（PAN等人，2021年）。超声波再生虽然能耗较低，但在解吸过程中存在选择性，并可能对碳造成物理磨损（GUILANE和HAMDAOUI，2016年）；化学洗脱可以回收有用成分（LIU等人，2020年），但残留溶剂可能会堵塞微孔并导致二次污染（YI等人，2021年；HAN等人，2016年）。超临界流体再生效率很高，但其高昂的设备成本和运行费用限制了其大规模应用（KIM等人，2018年；SALVADOR等人，2013年）。真空再生主要用于气相净化（ZHONG等人，2022年；PAK和JEON，2016年；RAMALINGAM等人，2011年；THIRUVENKATACHARI等人，2013年）。相比之下，基于降解的再生方法（如高温加热（LEDESMA等人，2014年；LI等人，2019年）、氧化（WU等人，2019年；BENHAMED等人，2016年）、生物处理（ELGAMAL等人，2018年）、电化学再生（ZHOU等人，2021年；WANG，2023年）和微波辅助再生）并不完全依赖污染物解吸，而是通过将吸附的污染物分解为较小的分子或环境友好的物质来从根本上消除二次污染的风险。这种方法特别适合处理顽固性有机污染物。
微波辅助再生因其独特的优势而受到广泛关注。一方面，微波能量通过偶极子旋转和离子迁移诱导分子运动，直接加热活性炭内部并迅速达到高温，从而促进吸附物质从碳表面的解吸（FOO和HAMEED，2012a）。另一方面，活性炭具有很强的微波吸收能力，其表面不均匀，能够高效耗散电磁能量并产生局部高温“热点”。这些热点可以达到某些吸附物的分解温度，使其发生降解。同时，随着活性炭继续吸收微波能量，碳基质的部分烧蚀会扩大孔径并提高吸附性能。此外，家用微波炉再生方法具有设备简单、操作方便和能耗相对较低的优点。通过优化反应器和工艺参数，微波再生有望成为一种稳定、高效且可控的大规模废弃活性炭回收工艺。
先前的研究已经探讨了微波辅助再生活性炭的可行性。例如，Foo等人（FOO和HAMEED，2012b）使用微波加热再生了负载亚甲蓝的棕榈油纤维（PFAC）、空果串（EFBAC）和棕榈壳（PSAC）制成的活性炭。他们的结果表明，在改良的传统微波炉（2450 MHz）中照射这些负载染料的活性炭5分钟后，材料的多孔结构、活性位点和吸附能力得到了有效保持。经过5次吸附-再生循环后，碳的产率和MB的单层吸附能力保持在68.35%到82.84%之间，表明微波可以在保持活性炭结构完整性的同时实现其再生。Sun等人（SUN等人，2017年）研究了微波和紫外线联合照射用于再生负载氯霉素的颗粒活性炭（GAC）的效果。在2450 MHz下微波处理10分钟后，矿化率从5%增加到37%，氯霉素中的83%转化为无机氯化物。这表明微波可以降解吸附在碳表面的氯霉素。此外，经过五次再生循环后，GAC的吸附能力仍然很高，表明微波再生能够实现基于降解的污染物去除，并使碳多次重复使用（YANG等人，2019年）。然而，传统的微波再生方法仍存在一些局限性，如加热不均匀和由于局部过热导致的碳损失。最近的研究表明，引入金属氧化物（如CuxO）作为“热点”控制剂可以有效调节微波场中的温度分布，增强微波吸收，促进污染物的催化降解，并保护活性炭框架，从而显著提高再生效率和稳定性。然而，关于含有抗生素（特别是SMZ）的活性炭的微波再生研究仍然有限。诸如工艺参数优化、多循环稳定性、再生过程中活性炭的结构演变以及SMZ的降解途径和机制等关键方面尚未得到系统阐明。使用CuxO改性作为调节微波再生过程的策略也相对较少。
基于此，本研究重点研究了含有磺胺甲嗪（SMZ）的CuxO改性活性炭的微波辅助再生。系统地考察了关键再生参数（如水量、微波持续时间、微波功率和“热点”控制剂的使用）对再生效率的影响。在优化条件下，评估了再生活性炭对含SMZ废水的吸附性能和循环稳定性。通过SEM、EDS、XRD、XPS和BET等综合表征方法，评估了再生过程中材料的结构变化，并阐明了微波处理对其物理化学性质的影响。LC-MS用于鉴定中间产物并探索SMZ的降解途径，从而明确了再生机制，并评估了该材料在实际废水处理中的长期可行性。本研究提出的集成微波热解-催化降解工艺有望为大规模、低成本和绿色的废弃活性炭再生提供可行的技术途径。
