影响活性炭吸附或其他性质的主要因素是氧和氢的存在。这些元素和炭原子发生化学结合，形成了和灰分不同的活性炭的有机部分。根据固体表面不均匀理论，碳素物质中的氧或氢及其他异原子，处于石墨微晶的端部或晶格缺陷处和炭原子相结合。这些原子的原子价随周围炭原子是否充分饱和而异，所以反应性相差悬殊。

    希洛夫（Sohilow）在活性炭表面氧化物的研究中，推论炭一氧化物以表面氧化物A、B、C三种状态存在。表面氧化物的模型，氧化物A在700℃以上的温度下生成，氧化物B在300℃以上生成，在700℃以上时和CO2反应放出CO。在300~850℃范围内，氧化物B的一部分转化为氧化物C。在一般活性炭中，表面氧化物多以“B”的形式存在。氧化物A和B在液相吸附中吸附酸而不吸附碱，而氧化物C在压力稳定时吸附碱。所以氧化物A和B是碱性氧化物，而氧化物C则是酸性氧化物。

    将碳素物质加热炭化时，炭以外的元素，如氧、氢等依次脱离炭的构造，由于加热或炭化条件不同，因而在炭表面形成各种有机官能团，在活性炭表面已检测出的有机官能团有：羧基、酚型氢氧基、醌型羰基、醚类、过氧化物、酯类、荧光素、炭酸酐、环状过氧化物等。

    对碳化物进行热处理，最终可看作是炭。炭结合依次向石墨结晶过渡，其中间产物是非石墨质炭，随着温度由低到高，氧、氢等元素相继离开。这时表面氧化物的形式是：低温时是含氧多的——COOH，然后是——OH多，高温状态下——COOH减少，而C=0增多。