活性炭的吸附特性，不仅受其孔隙结构的影响，同时也受其化学组成的制约。结构非常规则的石墨表面的吸附力，主要是范德华力中的色散力起作用。产生的现象为物理吸附。碳素的基本微晶结构是不规则的，明显改变了碳素骨架上的电子云的构成，其结果产生了不饱和原子价或不成对电子，因此活性炭对极性物质具有较强的吸附力。基本结构不规则的另一个原因是由于杂原子的存在。各种各样的杂原子或由杂原子形成的官能团存在于炭的基本结构中，对碳素表面进行“修饰”，从而改变了炭的吸附特性。

    活性炭除碳素外，还含有其他两种混合物。其一是化学结合的元素，这些以氧或氢为代表。在原料中，存在着不完全的炭化，以石墨化的状态存在于活性炭的结构中，或者在活化时，在表面形成了化学结合或由于氧或水蒸气在碳素表面以氧化物的形式存在。另一种混合物是灰分，它可以构成活性炭的无机成分。灰分的含量及组成随活性炭的种类而异。如椰壳活性炭的灰分的质量分数为3.5%左右，含0.1％的钾、铝、硅、钠、氧化铁，少量的镁、钙、硼、铜、银、锌、锡和痕量的锂、铷、锶和铅等。用砂糖能制造出灰分非常低的活性炭。几乎不含灰分的活性炭可以用聚氯乙烯或酚醛树脂制造，其灰分可达0.01%以下，表1是几种活性炭的元素组成。

    由此可见，活性炭中除去无机性的的烧残渣（灰分）外，炭大体上占90%~94%，氧和氢则占了其余的大部分；除特殊的含硫炭外，活性炭几乎不含硫；此外，对氮分析的结果只是呈痕量。活性炭中灰分的比例随原料的炭化和活化程度的加深而增加。

    用氢氟酸、盐酸、硝酸或混酸可以除去活性炭中的灰分，但是，氢氟酸将使炭的孔隙发生变化，对活性炭表面氧化物的生成起催化作用。同样，盐酸也能使炭增加表面氧化物。

    灰分在水蒸气活化时具有催化作用，铁及其他组分在炭和二氧化碳的反应中显示出强烈的催化作用。灰分往往使吸附受到影响，一些极性物质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构造的缺陷，而缺陷部分对氧产生化学吸附。