活性炭是一種具有巨大比表面、多孔結構的炭。按其原料分類可分為煤質活性炭、木質炭、果殼炭和骨質炭；按其形態可分為柱狀炭、破碎炭、粉末炭和纖維活性炭。活性炭的主要原料為煤、木材、果殼等富含碳元素的有機材料，通過活化而形成具有吸附能力的復雜的孔隙結構。孔隙中半徑大于20000nm的為大孔，介于150-20000nm的為中孔，小于150nm的為微孔。活性炭的吸附作用主要發生在這些空隙和表面上，活性炭孔壁上大量的分子可以產生強大的引力將水和空氣中的雜質吸引到孔隙中。
活性炭的吸附可分為物理吸附和化學吸附。物理吸附主要發生在活性炭豐富的微孔中，用于去除水和空氣中雜質，這些雜質的分子直徑必須小于活性炭的孔徑。不同的原材料和加工工藝造成活性炭不同的微孔結構、比表面積和孔徑，適用于不同的需求。活性炭不僅含有碳元素，而且在其表面含有官能團，與被吸附的物質發生化學反應，從而與被吸附物質常發生在活性炭的表面。介質中的雜質通過物理吸附和化學吸附不斷進入活性炭的多孔結構中，使活性炭吸附飽和、吸附效果下降。吸附飽和后的活性炭需要進行活化再生，恢復其吸附能力，重復使用。評價活性炭的吸附性能指標主要有亞甲藍值、碘值和焦糖吸附值等，吸附容量越大，吸附效果越好。
活性炭可應用于空氣凈化和給水、廢水處理，用來分離或收集空氣和水介質中的雜質。顆粒活性炭和粉末炭作用相同，均可用于水處理。顆粒炭不易流失，可再生重復使用，用于污染較輕，需連續運行的水處理工藝。粉末炭不易回收，一般為一次性使用，用于間歇的污染較嚴重的水處理工藝。給水處理的顆料活性炭一般微孔和中孔發達，應符合三項要求：吸附容量大、吸附速度快、機械強度好。粉末活性炭要求除具備以上特點外，粒度越小吸附效果越好。
北京自來水集團所屬的以地表水為水源的自來水廠都設有1.5米深的顆料活性炭濾池，設計濾速為9.5米/小時。活性炭濾池為給水處理中的深度處理工藝，可以有效地去除水中色度、異嗅異味和溶解的有機污染物，提高供水水質。顆粒活性炭在使用過程中根據原水水質情況定期進行反沖洗。一般采用水沖的形式，六天反洗一次，反沖強度需達到30%以上的濾池膨脹率。新炭主要以物理和化學吸附為主，使用一定時間炭表面形成生物膜后，則以生物降解作用為主。當評價活性炭吸附效果的指標降低到相關標準以下，或某種污染物指標穿透炭床時就必須進行更換或再生。新炭使用時需要浸泡24-48小時，之后還應進行反沖洗，以便去除殘存的活性炭中的焦油及炭粉等雜質。反洗次數和排水濁度可根據處理水用途確定，給水處理活性炭反洗排水濁度一般可控制在2-5NTU。
粉末活性炭在處理水中突發嗅味、工業污染物方面有很好的應用。2005年9-11月期間，由于密云水庫嗅味物質含量高，北京自來水集團第九水廠就采用了在輸水管道中投加粉末炭的技術，有效地去除了異味。在松花江受到硝基苯和苯污染期間，11月26-30日當污染水流經哈爾濱市期間，哈市供排水集團在建設部專家組的指導下，利用第九水廠的技術及時處理了水中硝基苯，達到了水質要求。
在使用粉末炭時，必須根據所要去除污染物的種類和濃度進行吸附試驗，以確定活性炭種類和所需的粉炭量。投加粉末炭之前，應注意先將炭粉制成炭漿定量均勻的加入水中，接觸時間越長，除污染效果越好。在粉末炭的使用過程中還應注意以下安全問題；當粉塵濃度達到一定比例時遇明火易發生爆炸，故操作間禁止吸煙、火花及明火；應避免與氧化劑混放；由于粉末炭顆粒小、輕，在使用時應注意粉塵污染，操作員須配備防塵口罩，避免吸入肺中。
