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活性炭是由石墨微晶、單一平面網狀碳和無定形碳三部分組成，其中石墨微晶是構成活性炭的主體部分。活性炭的微晶結構不同于石墨的微晶結構，其微晶結構的層間距在0.34～0.35nm之間，間隙大。即使溫度高達2000℃以上也難以轉化為石墨，這種微晶結構稱為非石墨微晶，絕大部分活性炭屬于非石墨結構。
活性炭的吸附作用是依靠其自身發達的孔隙結構和表面積，可以很大程度的接觸到周圍空氣，被動吸附一些污染物到自己的孔隙中，所以說活性炭的表面越大、孔徑結構越發達吸附能力就越強。另外活性炭的孔徑大小與能吸附什么分子量大小的一定關系，理論研究證明有害物質的分子量越大，越容易被活性炭吸附，如苯的分子量是78，甲醛的分子量是30，活性炭吸附苯的能力要比吸附甲醛的能力強，所以工業生產中活性炭多用于苯系物的吸附劑使用。
