中药废弃物（CMR）是传统中药制备和煎煮的主要副产品，中国每年的产量超过7000万吨（Deng等人，2023年）。尽管数量庞大，但大多数废弃物仍通过填埋或焚烧处理，导致二次环境污染和资源浪费（Long等人，2023年）。最近的研究探索了CMR的各种增值途径，包括提取有价值成分、培养食用菌、生产可再生能源（如沼气、生物乙醇）以及制造饲料添加剂、有机肥料、废水吸附剂和土壤改良剂（Luo等人，2023年）。尽管有增值利用的潜力，但CMR的实际应用面临多种限制，影响了其效率（Wu等人，2025年）。CMR复杂的成分导致生物乙醇和沼气生产的产量不稳定，而木质纤维素的酶法糖化成本较高（Wu等人，2025年）。此外，某些药材可能含有过量重金属，如果将CMR用作饲料添加剂或堆肥，可能会在食物链或土壤中积累（Meng等人，2022年）。在堆肥过程中，甲烷、一氧化二氮和氨气的产生会导致异味、空气污染和温室气体排放（Chen等人，2024年）。这些限制凸显了需要多样化CMR的增值途径，并研究其背后的机制，以实现高效、经济可行且环保的利用。
CMR的再利用潜力主要归因于其独特的物理化学性质。传统中药制备过程中的高温高湿煎煮过程类似于水热处理。在此过程中，纤维素、半纤维素和木质素会发生不同程度的降解，促进可溶性成分的重组和部分碳化（Liu等人，2022年）。因此，这些废弃物表现出“类水热碳化”的特性，为生物炭制备提供了明显优势。这一过程还稳定了某些含氧官能团，并在后续的高温热解过程中减少了孔隙塌陷（Li等人，2023年），从而保留了更多的化学活化及污染物吸附活性位点。此外，CMR中的残留药物化合物和无机元素可以进一步促进表面官能团的形成，在碳化和活化过程中提供额外的吸附位点（Dong等人，2024年；Li等人，2023年），增强了对特定污染物的吸附能力。与上述利用方法相比，将CMR转化为生物炭提供了一种更稳定且碳负排放的处置途径，规避了传统方法的相关风险（Wu等人，2025年）。该方法利用了CMR的“预处理”特性，实现了高效资源利用，符合固体废物增值和绿色发展的原则。
抗生素污染物，如四环素、磺胺类和氟喹诺酮类，由于其在环境中的持久性、在沉积物和生物体内的易积累性以及诱导抗性基因传播的潜力，对生态安全和公共卫生构成持续威胁（Wei等人，2024年；Zhang等人，2022年）。传统的抗生素去除技术，如高级氧化工艺（AOPs）、膜分离、光催化和生物降解，存在一定的局限性。AOPs涉及高昂的试剂成本和大量能源消耗（Wang等人，2023b）；膜分离容易发生膜污染且能耗高（Shahabinejad等人，2024年）；光催化由于所用化学品的原因存在较高的成本和二次污染风险（Hidayatullah等人，2025年）；而生物降解的适应性和降解过程复杂（Ji等人，2025年）。相比之下，基于生物炭的吸附方法具有温和的反应条件、易获得的原材料和操作简便性，显示出显著的应用潜力（Li等人，2023年）。鉴于生物炭原料的广泛可用性，利用生物质废弃物已成为研究热点。各种生物质废弃物，包括秸秆（Zhang等人，2023年）、苔藓（Yang等人，2025b）、甘蔗和蔗渣（Jin等人，2025年），已被成功用于生产高效率去除抗生素的生物炭。然而，关于从CMR制备生物炭的研究主要采用两阶段高温热解（Zhong等人，2026年；Shi等人，2022年；Deng等人，2023年），而利用其水热优势进行低温预处理的研究相对较少。此外，现有的关于生物炭去除污染物的研究主要集中在提高吸附性能和阐明机制上（Yang等人，2025c）。相比之下，关于其制备过程的环境影响方面的研究，如生命周期评估（LCA），相对较少（Yang等人，2024年；Shaheen等人，2022年），特别是使用水热预处理方法制备CMR基生物炭的LCA（Deng等人，2023年）。因此，本研究旨在填补这些研究空白。
本研究使用CMR作为前体，制备了一种对四环素盐酸盐（T-HCl）具有高吸附能力的功能化生物炭。研究了水热处理和氢氧化钾预处理以及高温热解对T-HCl的物理化学性质和吸附能力的协同效应。通过批处理吸附实验评估了吸附剂用量、初始pH值、共存离子和水体的影响。分析了吸附动力学、等温线和热力学及吸附机制，并利用LCA评估了生物炭生产的环境影响。
