活性炭是一種非極性吸附劑。外觀為深黑色，有顆粒狀和粉狀活性炭兩種。近年來，開發了球形活性炭、浸漬活性炭和聚合物涂層活性炭等新型活性炭。粉狀活性炭的主要成分除了碳以外，還有少量的氧、氫、硫等元素，還有水分和灰分。具有巨大的比表面積(通常高達500~1700m2/g)和特別發達的微孔，良好的吸附性能和化學穩定性，能耐強酸強堿，能承受水浸、高溫高壓，不易破碎。

粉狀活性炭對水中溶質分子的吸附是一個復雜的過程，是多種力共同作用的結果，包括離子引力、范德華力、化學混合力。根據吸附的雙速率擴散理論，吸附是由快速擴散和慢速擴散兩個階段組成的雙速率過程。幾個小時即可完成快速擴散，發揮活性炭60%-80%的吸附能力。快速擴散是溶質分子在阻力較小的大孔隙中擴散的過程，這些大孔隙沿碳顆粒的徑向均勻分布。這些大孔產生徑向擴散阻力。當分子進一步從大孔擴散到與大孔相通的微孔中時，由于孔徑窄造成的阻力大，速度極慢。微孔均勻地分布在碳顆粒中，但它們不構成徑向擴散阻力。影響粉狀活性炭吸附的因素涉及溶質分子極性、分子量和空間結構，取決于水質特性。活性炭對不同的物質分子有選擇性吸附。