活性炭有很多不同形狀和不同大小的細(xì)孔，孔壁的總面積即為表面積，每克活性炭的表面積高達(dá)700-1600m2，由于這樣大的表面積，使活性炭具有較強(qiáng)的吸附能力。活性炭的吸附特性不僅受細(xì)孔構(gòu)造的影響，而且受表面化學(xué)性質(zhì)的影響?；钚蕴砍荚赝?，還含有兩種物質(zhì)，一種是以化學(xué)鍵結(jié)合的元素，如氧和氫;另一種是灰分，其灰分隨活性炭種類不同而異，椰殼炭灰分小于3%，而煤質(zhì)活性炭灰分高達(dá)20%-30%左右，活性炭中含硫是比較低的，質(zhì)量好的活性炭中不應(yīng)檢出硫化物。

氫和氧的存在對(duì)活性炭的性質(zhì)有很大的影響，因?yàn)檫@些元素與碳以化學(xué)鍵結(jié)合，而使活性炭的表面上有了各種有機(jī)官能團(tuán)形式的氧化物以碳?xì)浠衔铮@些氧化物和碳?xì)浠衔锸够钚蕴颗c吸附質(zhì)分子發(fā)生化學(xué)作用，顯示出活性炭在吸附過程中的選擇吸附特性。

活性炭的吸附作用有三種類型。

(1)活性炭物理特性 分子力產(chǎn)生的吸附稱為物理吸附，它的特點(diǎn)是被吸附的分子不是附著在吸附劑表面固定點(diǎn)上，而稍能在界面上作自由移動(dòng)。它是一個(gè)放熱過程，吸附熱較小，一般為21-41.8kJ/mol，不需要活化能，在低溫條件下即可進(jìn)行;為可逆過程，即在吸附的同時(shí)，被吸附的分子由于熱運(yùn)動(dòng)還會(huì)離開固體表面，這種現(xiàn)象稱為解吸。物理吸附可以形成單分子層吸附又可形成多分子層吸附，由于分子力的普遍存在，一種吸附劑可以吸附多種物質(zhì)，但由于吸附物質(zhì)不同，吸附量也有所差別，這種吸附現(xiàn)象與吸附劑的表面積、細(xì)孔分布有著密切關(guān)系，也和吸附劑表面張力有關(guān)。活性炭對(duì)芳香族化合物吸附優(yōu)于對(duì)非芳香族化合物的吸附，如對(duì)苯的吸附優(yōu)于對(duì)環(huán)已烷的吸附。對(duì)不含有磷、碳、氰、氟等無機(jī)元素或基團(tuán)的有機(jī)化合物的吸附總是優(yōu)于含有這些無機(jī)元素或基團(tuán)的有機(jī)化合物。如活性炭對(duì)苯的吸附要高于對(duì)吡啶(氮苯)的吸附。對(duì)帶有支鏈烴類的吸附，優(yōu)于對(duì)直鏈烴類的吸附。對(duì)分子量大的沸點(diǎn)高的有機(jī)化合物的吸附總是高于分子量小的沸點(diǎn)低的有機(jī)化合物有吸附等。

(2)活性炭化學(xué)吸附 活性炭在制造過程中炭表面能生成一些官能團(tuán)，如羧基、羥基、羰基等，所以活性炭也能進(jìn)行化學(xué)吸附。吸附劑和吸附質(zhì)之間靠化學(xué)鍵的作用，發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，使吸附劑與吸附質(zhì)之間牢固地聯(lián)系在一起，這種連接過程是放熱過程。由于化學(xué)反應(yīng)需要大量的活化能，一般需要在較高的溫度下進(jìn)行，吸收熱較大，在41.8-418kJ/mol范圍內(nèi)，為選擇性吸附。一種吸附劑只能對(duì)某種或特定幾種物質(zhì)有吸附作用，因此化學(xué)吸附只能是單分子層吸附，吸附是較穩(wěn)定的，不易解吸，這種吸附與吸附劑和吸附質(zhì)的表面化學(xué)性質(zhì)有關(guān)。活性炭在制造過程中，由于制造工藝不一樣，活性炭表面有堿性氧化物的易吸附溶液中酸性物質(zhì)，表面有酸性氧化物則易吸附溶液中堿性物質(zhì)。

(3)活性炭交換吸附 一種物質(zhì)的離子由于靜電引力聚集在吸附劑表面的帶電點(diǎn)上，在吸附過程中，伴隨著等量離子的交換，離子的電荷是交換吸附的決定因素。被吸附的物質(zhì)往往發(fā)生了化學(xué)變化，改變了原來被吸附物質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)，這種吸附也是不可逆的。因此仍屬于化學(xué)吸附，活性炭經(jīng)再生也很難恢復(fù)到原來的性質(zhì)。

在水處理過程中，活性炭吸附過程多為幾種吸附現(xiàn)象的綜合作用。