1.物理吸附：物理吸附是活性炭吸附的重要方式之一，其主要作用力来源于分子间的范德华力 。范德华力相对较弱，使得吸附过程具有可逆性，即被吸附的物质在一定条件下（如升温）容易解吸 。物理吸附的作用范围较大，当吸附质与活性炭表面接触时，如果吸附层厚度超过一个分子，就可能形成多分子层吸附 。此外，活性炭与溶质之间还存在静电引力，这也有助于增强物理吸附的效果。例如，在气相吸附中，活性炭对苯和四氯化碳等易吸附气体具有良好的吸附性能，测定四氯化碳吸附率试验已成为评价颗粒活性炭气相吸附性能的标准之一 。在液相吸附中，若水中主要含有小分子物质，采用碘吸附值高的活性炭能取得较好的吸附效果；若水中主要成分为较大分子，则亚甲蓝吸附值高的活性炭更为适用；对于大分子成分，焦糖脱色率高的活性炭效果最佳 。
2.化学吸附：化学吸附是基于化学键力的作用，这种作用力强度较大，能使吸附质牢固地固定在活性炭表面的某些活性点上 。与物理吸附不同，化学吸附具有很强的选择性，因为化学键力只在特定原子间产生 。而且，化学吸附形成的是单分子吸附层，被吸附物质常发生化学反应而改变其性状，且可逆性差 。例如，活性炭表面的某些官能团可以与特定的污染物发生化学反应，从而将其吸附并转化为其他物质。
活性炭不仅具有出色的吸附性能，还具备一定的催化作用，同时也可作为各种催化剂的载体 。在许多化学反应中，活性炭能够参与并促进反应的进行，表现出催化、氧化和催化还原等多种作用 。例如，在葡萄糖制葡萄糖酸钠、钙的过程中，使用 Pd - Bi/C 作为催化剂，其中活性炭作为载体，具有选择性好、糖转化率高的优点 。在合成醋酸乙烯的反应中，活性炭作为醋酸锌催化剂的载体，发挥着重要作用；在氯乙烯单体合成中，活性炭也是升汞（氯化汞）催化剂的载体 。
活性炭氧化表面的水解使其具有弱酸阳离子的交换性质，从而成为部分离子交换剂，能够从溶液中吸引微量金属 。这种离子交换特性在一些特定的应用场景中具有重要意义，例如在处理含有微量金属离子的废水时，活性炭可以通过离子交换作用将这些金属离子去除，达到净化水质的目的。
活性炭作为一种多孔的过滤介质，能够截留水中的悬浮物 。当水中微生物在活性炭表面形成生物膜时，活性炭还能发挥过滤、吸附以及生物化学等多种作用 。在水净化过程中，活性炭不仅可以吸附水中的有机物、异味和色素等，还能通过过滤作用去除水中的悬浮颗粒，进一步提高水质。
