活性炭具有大量的非常細小的孔隙，這些孔隙賦予了活性炭產品巨大的表面積。吸附作用是一個污染成分從待處理的液相流體中脫離、并在活性炭的內表面上以分子或原子形態堆積、進而被化學作用力或靜電作用（物理性作用力，既可能占有優先地位，也可能與化學力同時發揮作用）吸持在活性炭的內表面的過程。GAC的吸附表面系指孔隙的孔壁結構，它們是在活化過程中、在活性炭顆粒的內部形成的結構。

    GAC活性炭吸附作用是一個與時間有關聯的過程，含有三個步驟：首先是在液相物質穿越GAC床層的過程中，液體中的污染物分子因碰撞作用而進入到炭顆粒的外層表面結構中；接著，污染物分子或稱吸附質因擴散作用而進入炭顆粒的孔隙中，擴散是吸附速率的控制性步驟；最終，吸附質被吸引到孔壁結構上并通過靜電作用或化學作用力而被吸著在孔壁上。吸附過程由濃度差驅動、并受到時間控制，因此某種吸附質在GAC中的最高載持率（以重量百分數表示）僅代表在高吸附質濃度和足夠長的接觸時間前提下，達到吸附平衡時的GAC的特定吸附能力。

    活性炭的性能如顆粒尺寸、孔隙尺寸、表面積、表面化學性質、密度以及硬度等，均會對吸附效率產生影響。而化學污染物質的特性如憎水性程度等也對吸附效率有重要影響，具有疏水性（在水中溶解度很低）的化合物更易于被固體物質所吸附，污染物質與活性炭表面的親和性能對吸附作用的影響位列其次。若有幾種化合物同時存在于水中時，可在活性炭中強力吸附的物質其被吸附的量要高于吸附能力較弱的物質。通過上述幾種因素的組合及共同作用，活性炭起到將某些物質從不中分離、脫除的目標。

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