活性炭由碳微晶組成，碳微晶由碳原子連成的六元環(huán)組成，這種結(jié)構(gòu)與石墨十分相似。獨立的碳微晶之間的空間即為孔。活性炭的微孔對吸附起主要作用，微孔是以平行的晶體平面之間的二維空間形式存在的，孔徑范圍在3～35Å（1Å=10^-10m）。碳微晶的直徑大約是碳環(huán)寬度的9倍。碳微晶平面末端的官能團將碳微晶相互連接。吸附作用主要發(fā)生在碳微晶平面表層及平面邊緣的官能團。對應(yīng)的，發(fā)生在碳微晶平面表層的吸附作用主要是范德華力的作用，發(fā)生在碳微晶平面邊緣的吸附作用主要是化學(xué)鍵作用。

活性炭表面通常含有多種含氧基團。這些含氧基團一部分來源于原材料；另一部分來源于活化過程中對氧氣的化學(xué)吸附作用。活性炭表面的氧化物主要以強羧基、弱羧基、苯酚基和羰基四種形式存在。同時還有一些堿性基團，如環(huán)醚等?；钚蕴勘砻婀倌軋F的種類隨熱處理溫度變化，溫度高時酸性基團減少，堿性基團增加。這些含氧基團增加了活性炭的親水性。在真空或惰性環(huán)境下對活性炭進行熱處理，可以去除這些表面含氧基團。

表面官能團對各種有機分子的吸收起到至關(guān)重要的作用。例如，炭表面的羰基可通過電子受體絡(luò)合機理與水中的芳香族化合物結(jié)合。羰基作為電子供體，水中的芳香環(huán)則作為電子受體。同樣的，炭表面官能團、碳微晶平面碳環(huán)也可以通過氫鍵與酚羥基絡(luò)合?；钚蕴靠赡芎写罅康牡V物質(zhì)，主要是鈣鹽、硫酸鹽和磷酸鹽。這些鹽類以及酸性、堿性的表面官能團是影響活性炭表面性質(zhì)的重要因素。

活性炭中還含有一些灰分，根據(jù)原料的不同灰分含量在1％～2％之間?；曳值闹饕煞钟泄?、氧化鋁、氧化鐵和堿土金屬。活性炭中的灰分增強了活性炭的親水性。這有利于粉末活性炭水處理過程，活性炭灰分含量較高時PAC不易黏附在反應(yīng)器壁上。