煤基活性炭中微晶的大小和相互取向各不相同,微晶曾晶格和其他层之间形成了桥键。同时,碳原子以外的其他杂原子或者结合在微晶的端部形成表面氧化物,或者进入碳原子的层内形成杂环化合物,打断了碳原子结合的规律性排列,从而形成了各种独特的表面化学性质。
氧和氢是煤基活性炭所含最多的杂原子,大部分以化学键与碳原子结合形成有机官能团,形成了活性炭组成的有机部分。
在活性炭的表面,以含氧官能团的形式,分别存在着酸性官能团,中性官能团和碱性官能团。酸性官能团里有羧基(-COOH)、羟基(-OH)和羰基(-C=O);中性官能团里有醌型羰基;碱性官能团为(-CH2)基或者(-CHR)基。一般来讲,活性炭的氧含量越高,其酸性越强。具有酸性表面基团的活性炭具有阳离子交换特征,氧含量低的活性炭表面表现出碱性特征及阴离子交换特征。除了含氧基团以外,含但官能团也对活性炭的性能产生显著影响,可以通过活性炭与含氮试剂反应和用含氮原料制备两种方式引入。