活性炭的吸附特性，不僅受其孔隙結構的影響，同時也受其化學組成的制約。結構非常規則的石墨表面的吸附力，主要是范德華力中的色散力起作用。產生的現象為物理吸附。碳素的基本微晶結構是不規則的，明顯改變了碳素骨架上的電子云的構成，其結果產生了不飽和原子價或不成對電子，因此活性炭對極性物質具有較強的吸附力。基本結構不規則的另一個原因是由于雜原子的存在。各種各樣的雜原子或由雜原子形成的官能團存在于炭的基本結構中，對碳素表面進行“修飾”，從而改變了炭的吸附特性。

    活性炭除碳素外，還含有其他兩種混合物。其一是化學結合的元素，這些以氧或氫為代表。在原料中，存在著不完全的炭化，以石墨化的狀態存在于活性炭的結構中，或者在活化時，在表面形成了化學結合或由于氧或水蒸氣在碳素表面以氧化物的形式存在。另一種混合物是灰分，它可以構成活性炭的無機成分。灰分的含量及組成隨活性炭的種類而異。如椰殼活性炭的灰分的質量分數為3.5%左右，含0.1％的鉀、鋁、硅、鈉、氧化鐵，少量的鎂、鈣、硼、銅、銀、鋅、錫和痕量的鋰、銣、鍶和鉛等。用砂糖能制造出灰分非常低的活性炭。幾乎不含灰分的活性炭可以用聚氯乙烯或酚醛樹脂制造，其灰分可達0.01%以下，表1是幾種活性炭的元素組成。

    由此可見，活性炭中除去無機性的的燒殘渣（灰分）外，炭大體上占90%~94%，氧和氫則占了其余的大部分；除特殊的含硫炭外，活性炭幾乎不含硫；此外，對氮分析的結果只是呈痕量。活性炭中灰分的比例隨原料的炭化和活化程度的加深而增加。

    用氫氟酸、鹽酸、硝酸或混酸可以除去活性炭中的灰分，但是，氫氟酸將使炭的孔隙發生變化，對活性炭表面氧化物的生成起催化作用。同樣，鹽酸也能使炭增加表面氧化物。

    灰分在水蒸氣活化時具有催化作用，鐵及其他組分在炭和二氧化碳的反應中顯示出強烈的催化作用。灰分往往使吸附受到影響，一些極性物質在活性炭上的吸附因灰分而增加，原因是灰分引起了活性炭基本構造的缺陷，而缺陷部分對氧產生化學吸附。