活性炭对物质的吸附主要通过活性炭表面分子与吸附质分子之间的范德华力、化学键力和静电吸引力等实现。根据它们不同的吸附机理,可以分为物理吸附、化学吸附和交换吸附。
在物理吸附中,活性炭等吸附剂表面分子与吸附质分子之间的作用力为范德华力,也就是分子间作用力,它是由分子间的瞬间偶极产生的。物理吸附的吸附量主要决定于吸附剂的比表面积,一般来说,比表面积越大,物理吸附量也越大。而且物质的吸脱附次数对吸附剂的活性影响也相对较小。
在化学吸附中,吸附剂表面分子可以与吸附质分子之间发生电子转移、原子重排、化学键的破坏和形成等化学作用。由于是化学相互作用,在经过多次吸脱附后,会对吸附剂的活性产生重大的影响。
交换吸附是基于吸附质离子通过静电作用吸附到吸附剂的带电点上。在吸附过程中,由于静电平衡,在吸附质离子吸附于吸附剂上时,吸附剂也会释放等量的电荷。
在现实的吸附过程中,一般这三种吸附都会同时存在,在我们利用活性炭处理污水时,就是利用了这三种吸附去除污染物。