任何表面都有自發降低表面能的傾向，由于固體表面難于收縮，所以只能靠降低界面張力的辦法來降低界面張力的方法來降低表面能，這也就是固體表面能產生吸附作用的根本原因。由于活性炭具有發達的孔隙結構和巨大的比表面積，對水中溶解的有機物，如苯類化合物、酚類化合物、石油及石油產品等具有較強的吸附能力，而且對用生物法及其他方法難以去除的有機物，如色度、異臭、表面活性物質、除草劑、合成染料、胺類化合物以及許多人工合成的有機化合物都有較好的去除效果，因此活性炭吸附技術在水處理中已得到廣泛應用。活性炭是一種多孔性含炭物質，具有發達的微孔構造合巨大的比表面積。它包括許多種具有吸附能力的碳基物質，能夠將許多化學物質吸附在其表面上。活性炭最初用于制糖業，后來廣泛用于去除污水中的有機物合某些無機物。

    活性炭外觀為暗黑色，具有良好吸附性能，化學性質穩定，可耐強酸及強堿，能經受水浸、高溫，密度比水小，是多孔的疏水性吸附劑。活性炭產生吸附的主要原因是固體表面上的原子力場不飽和，有表面能，因而可以吸附某些分子以降低表面能。固體從溶液中吸附溶質分子后，溶液的濃度將降低，而被吸附的分子將在固體表面上濃聚。
活性炭在制造過程中，其揮發性有機物被去除，晶格間生成了空隙，形成許多不同形狀、不同大小的細孔。通常活性炭顆粒中的孔隙占顆粒總體積的70%～80%。這些孔隙形狀多樣，孔徑分布范圍很廣，細孔壁的總表面積即比表面積一般高達500～1700平方米/克。這就是為什么活性炭吸附能力強、吸附容量大的主要原因。
    活性炭的吸附特性不僅與細孔構造和分布情況有關,而且還與活性炭的表面化學性質有關。活性炭本身是非極性的,其含量及電荷隨原料組成、活化條件不同而異,低溫活化(< 500℃)的碳可以生成表面酸性氧化物,水解后可以放出H+。由于活性炭表面有微弱的極性使其他極性溶質競爭活性炭表面的活性位置,導致非極性溶質吸附量的降低,而對水中某些金屬離子交換吸附或絡合反應,提高了活性炭對金屬離子的吸附效果。總之，在吸附過程中，真正決定吸附能力的是微孔結構。全部比表面幾乎都是微孔構成的。粗孔和過渡孔分別起著粗、細吸附通道作用，它們的存在和分布在相當程度上影響了吸附和脫附速率。此外，活性炭吸附性質還受活性炭表面化學性質影響。
    活性炭吸附工藝是目前去除水中有機物的首選工藝。由于原料來源豐富，表面積大，對色、嗅、味及其他有機物有良好的去除率。活性炭在水處理過程中的應用日益廣泛。其中粉末活性炭，對除去水中藻細胞分泌物產生的低分子量DOC尤為有效，并能有效地去除水中的微囊藻毒素，在經典的慢砂濾池后加上一個活性炭濾池可除去引起水臭味的有機物，如：土臭味素及2-甲基異冰片(MIB)，有效地降低出水的臭味。但活性炭對危害較大的鹵代烴的吸附效果不太好，而且吸附后的再生問題一直難以得到滿意的解決。目前，正在開發新型吸附材料如活性炭纖維、多孔合成樹脂等。
    基于活性炭來源廣泛、表面能大、吸附能力強、容易循環利用等眾多優點，活性炭吸附技術在污水處理方面已得到很好的發展，并在眾多方面得到廣泛的應用。隨著人們對它的進一步深入的研究，活性炭將會在各方面有更廣闊的發展和應用空間。