活性炭的结构和性质：活性炭结构比较复杂，既不象石墨、金刚石那样碳原子按一定的格局排列，又不象一般含碳物质那样含有复杂且多样的有机物，有着庞大的分子结构。它有着自己的独特结构。它由排列成六角形的碳原子平面层组成，但是这些平面不是完全沿共同的垂直轴排列而是一层与一层的角位移杂乱而无规律，这种结构叫“螺层状结构”。在活化过程中，基本微晶之间清除了各种含碳化合物和无序碳这样便产生了空隙。所剩余的碳之间堆积相当疏松，但相互的联结却相当牢固。因此各微晶之间才有许多形状不同，大小不等又有一定强度的空隙，按孔径大小一般分为大孔、中孔和小孔。1972年国际精细应用化学联合会原苏联学者杜宾宁依据活性炭的物理性能把三种空隙的分类作了具体的规定。活性炭90%的表面积都在微孔上，所以微孔是决定其吸附性能的重要因素。活性炭孔隙分类联合会规定的孔隙直径（nm）   微孔 <2 0="" 2="" 0="" 50="">50，在活性炭的吸附过程中，这三种孔隙各有其特殊功能。对吸附来说，微孔是最重要的，它的比表面积可达几百甚至上千㎡/g，孔容也比较大。微孔在很大程度上决定着活性炭的吸附能力。活性炭的吸附特性不仅取决于它的孔隙结构，而且取决于它的化学组成。由于基本微晶在活化时，一部分被烧掉，受到不完整石墨层的干扰改变了碳骨架电子云的排列，出现了不完全饱和价或成对电子直接影响着活性炭的吸附特性。另一影响活性炭吸附特性的是结构中的杂原子。活性炭中的杂原子有两种来源：一种是以化学结合的元素形成的，如氧和氢，这些元素一般来源于原材料，在炭化时不能完同碳表面结合。在活性炭中，还结合有n、cl等其他元素，这些原子的结合对活性炭全分解遗留下来的，有的则是活化时，和活化剂进行化学反应结合在表面上的。另一种是灰分，这些灰分主要来源于活性炭的原材料，也有少数是生产过程带入的。灰分使活性炭的微晶结构产生缺陷，氧被化学吸着于这些缺陷上，从而提高了活性炭对极性分子的吸附作用。灰分的存在对气体吸附（如二氧化硫、水蒸气、醋酸等）也有直接影响。在活性炭中加入某些无机化合物（如alcl3、naoh、cuo等）可使活性炭改性，吸附性能发生了某些明显的变化。对某些物质的吸附也可产生奇特的效果。氧和氢的存在对活性炭的吸附性能影响较大，它们以化学键与碳原子结合，是活性炭结构的有机部分。它们是优良活性炭的重要组分。按照固体表面多相理论，氧、氢和其他杂原子结合在微晶的边缘和角上的碳原子上，因为这种碳原子不完全饱和，反应性较高。在所有结合的元素中，氧比其他元素更引起人们的重视。因为氧对活性炭基本微晶的排列及大小有重大影响。这种表面结合的氧对水蒸气和其他极性或可极化气体的吸附能力有重大影响。c—o表面化合物是多样的。例如：c—o表面络合物、表面氧化物、表面氧化化合物和化学吸着氧。这些化合物分成两类：一类是在温度低于100℃时，气态氧和活性炭表面发生反应生成氧的络合物，经水合作用生成羟基和其他碱性基，这些碱性基可以起到离子交换作用；当加热到1000℃时，则生成气态氧化物，从活性炭表面脱除。另一类是在300～500℃下，氧与活性炭接触生成酸性氧化物，经水合作用可生成酸性表面化合物，也有离子交换能力。由表面氧结合的官能团主要有：羟基、羧基、酚基、内脂、醌。但只有一部分氧结合在这些官能团中，其余的则是以醚性链的吸附性能也有着明显的影响。综上所述：在活性炭中，由于微晶间的强烈交联形成了发达的微孔结构，通过活化反应使微孔扩大形成了许多大小不同的孔隙，其表面一部分被烧掉，结构出现不完整，加上灰分及杂原子的存在，使活性炭的基本结构产生缺陷和不饱和价，使氧及其他杂原子吸着于这些缺陷上，因而使活性炭产生各种各样的吸附特性。 则生成气态氧化物，从活性炭表面脱除。另一类是在300～500℃下，氧与活性炭接触生成酸性氧化物，经水合作用可生成酸性表面化合物，也有离子交换能力。由表面氧结合的官能团主要有：羟基、羧基、酚基、内脂、醌。但只有一部分氧结合在这些官能团中，其余的则是以醚性链同碳表面结合。在活性炭中，还结合有n、cl等其他元素，这些原子的结合对活性炭的吸附性能也有着明显的影响。综上所述：在活性炭中，由于微晶间的强烈交联形成了发达的微孔结构，通过活化反应使微孔扩大形成了许多大小不同的孔隙，其表面一部分被烧掉，结构出现不完整，加上灰分及杂原子的存在，使活性炭的基本结构产生缺陷和不饱和价，使氧及其他杂原子吸着于这些缺陷上，因而使活性炭产生各种各样的吸附特性。

活性炭吸附和过滤机理 物质在固体表面上或微孔容积内积聚的现象叫吸附。混合物通过某种设备后，其中部分物质被去除的现象叫过滤。就室内空气来说，经过活性炭后，部分有害物质被去除，活性炭起过滤作用；而就部分有害物质来说，活性炭则起吸附作用。
                      
吸附过程分为物理吸附和化学吸附两种。物理吸附单纯靠分子间的引力把吸附质吸附在吸附剂表面。物理吸附是可逆的，降低气相中吸收质分压力，提高吸附温度，吸附质会迅速解吸，而不改变其化学成分。化学吸附具有很高的选择性，一种吸附剂只对特定的物质有吸附作用。化学吸附是不可逆的，吸附后被吸附质已发生变化，改变了原来的特性。物理吸附过程可分为以下几个步骤：（a）污染气体通过吸附边界层，污染气体的分子可能被吸附，也可能被从活性炭表面带走，这取决于该成分在载气和边界层中气体里的浓度差值，该值决定着吸附的强弱。当污染空气通过活性炭时，一些有害气体的浓度差值很大，所以被吸附下来，而空气中的固有成分由于浓度差基本为零，所以正常通过，而一些颗粒（如烟尘）由于过大，直接被留在大孔和中孔中。当有害气体的浓度差为零时，活性炭失效，需重新活化。（b）被吸附的分子向微孔扩散。（c）该分子被牢牢的绑扎在吸附剂表面。 以上三个步骤在化学反应中也必然发生。化学吸附中，吸附剂与吸附质结合比较牢固，必须在高温下才能脱附。化学吸附比物理吸附推动力更大，结合更牢固，所以对毒性很强的污染物，用化学吸附更安全。