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活性炭是一种优良的吸附剂，它主要是由百分之八十到九十的碳组成多孔性物质。活性炭中的碳具有类似石墨的层状晶体结构，可是这些碳晶体在活性炭中是无规则的排列着，堆积得相当疏松，但相互连接却十分牢固，因此，活性炭这种层状晶体结构通称为螺层装晶体结构。正是这种警惕结构，各结晶之间才有许多形状不同，大小不等的空隙，因此便形成了活性炭的各种孔隙。这些孔隙，最大的用光学显微镜可以看出，有的却小的跟分子一样。
一般来是或，活性炭的结构通常含有微孔，中孔和大孔。在活性炭的吸附过程中，这三种孔隙各有他们的特殊作用。对吸附来说，最重要的是微孔，由于微孔有很大的比容和比较面积，所以它们是决定活性炭吸附能力的尺度。中孔有三种功能：第一是在足够的压力下中孔可以按毛细凝聚的机理吸附物理蒸汽。其第二功能是作为被吸附物质达到微孔的输送通道。第三在液相吸附中，中孔对分子直径大的吸附质起吸附作用。大孔主要是起通道作用。当活性炭用作催化剂载体时，催化剂主要也是沉积在中孔和大孔内，但也有沉积在微孔内。
活性炭的吸附性不仅受其孔隙结构的影响，而且也受其表面积化学性质的影响。炭的表面存在有一些化学结合的元素，主要以氧和氢为代表，它们与碳原子化学结合形成活性炭的有机部分。另外活性炭还含有一些构成活性炭灰份的元素，形成活性炭的无机部分。
活性炭的有机部分决定表面的化学性质。但是，表面的化学性质不是太重要，它通常是与作为重要因素的表面积相关地考虑。活性炭的表面氧化物通常分为酸性跟碱性。碱性的表面氧化物在液相吸附中能吸附酸性物质，但不吸附碱性物质。反之一样。而各种氧化物的存在比例，在很大程度上取决于制造活性炭的原始材料跟制造方法。
