制药有机废水中有机污染物比重金属污染更广泛、更复杂。典型的制药有机废水有机污染物包括染料、酚类物质和农药残留物等。有机污染物与生物炭结合的吸附机制也是不同类型的吸附作用之间的结合，主要包括：（1）物理吸附，分子粒径较小的有机污染物通常通过孔隙填充被吸附到生物炭内部，在溶质浓度相对较低的情况下或在具有低挥发性物质含量的生物炭中，有机化合物在生物炭中的吸附可能主要由孔隙填充机制决定；（2）静电吸引，静电相互作用是离子化有机化合物和可离子化有机化合物吸附的主要机制，此类有机化合物通常被吸引到具有相反电荷的吸附剂表面上；（3）分配作用，由孔隙填充吸附到生物炭内部的有机化合物如果进入生物炭非碳化部分的有机基质中，吸附的有机化合物会溶解在有机基质内，发生类似分配的吸收机制。分配多发生在高溶质浓度下的生物炭（< 400 ℃）中的无定形碳相上；（4）芳香-π和阳离子-π相互作用，芳香族化合物通过非共价π-电子供体-受体相互作用与生物炭结合，低温处理的生物炭中的芳香-π结构可作为电子受体，而高温处理的生物炭中的聚合芳环或负载的石墨烯片层可作为电子供体；（5）氢键结合，氢键合是极性有机化合物在生物炭上吸附的主要机制。生物炭上含有丰富的极性基团，使生物炭和含负电性元素的有机化合物之间通过H键结合；（6）疏水效应，表面氧化程度较低的生物炭具有疏水性质，可以通过疏水吸附机制吸附疏水性有机化合物或中性离子化有机物。不同有机污染物的作用机制也不同，吸附效果与生物炭的自身性质也密切相关。
