根據(jù)活性炭的外形，物理活性炭通常分為粉狀和粒狀兩大類。粒狀活性炭又有圓柱形、球形、空心圓柱形和空心球形以及不規(guī)則形狀的破碎炭等。隨著現(xiàn)代工業(yè)和科學技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了許多活性炭新品種，如炭分子篩、微球炭、活性炭納米管、活性炭纖維等。

一、孔隙結(jié)構(gòu)

物理活性炭是由石墨微晶、單一平面網(wǎng)狀碳和無定形碳三部分組成，其中石墨微晶是構(gòu)成活性炭的主體部分。物理活性炭的微晶結(jié)構(gòu)不同于石墨的微晶結(jié)構(gòu)，其微晶結(jié)構(gòu)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(zhuǎn)化為石墨，這種微晶結(jié)構(gòu)稱為非石墨微晶，絕大部分物理活性炭屬于非石墨結(jié)構(gòu)。

石墨型結(jié)構(gòu)的微晶排列較有規(guī)則，可經(jīng)處理后轉(zhuǎn)化為石墨。非石墨狀微晶結(jié)構(gòu)使活性炭具有發(fā)達的孔隙結(jié)構(gòu)，其孔隙結(jié)構(gòu)可由孔徑分布表征。物理活性炭的孔徑分布范圍很寬，從小于1nm到數(shù)千nm。將活性炭的孔徑分為三類：孔徑小于2nm為微孔，孔徑在2～50nm為中孔，孔徑大于50nm為大孔。

物理活性炭中的微孔比表面積占活性炭比表面積的95%以上，在很大程度上決定了活性炭的吸附容量。中孔比表面積占活性炭比表面積的5%左右，是不能進入微孔的較大分子的吸附位，在較高的相對壓力下產(chǎn)生毛細管凝聚。大孔比表面積一般不超過0.5m2/g，僅僅是吸附質(zhì)分子到達微孔和中孔的通道，對吸附過程影響不大。

二、表面化學性質(zhì)

物理活性炭內(nèi)部具有晶體結(jié)構(gòu)和孔隙結(jié)構(gòu)，物理活性炭表面也有一定的化學結(jié)構(gòu)。物理活性炭吸附性能不僅取決于活性炭的物理（孔隙）結(jié)構(gòu)，而且還取決于活性炭表面的化學結(jié)構(gòu)。在活性炭制備過程中，炭化階段形成的芳香片的邊緣化學鍵斷裂形成具有未成對電子的邊緣碳原子。這些邊緣碳原子具有未飽和的化學鍵，能與諸如氧、氫、氮和硫等雜環(huán)原子反應(yīng)形成不同的表面基團，這些表面基團的存在毫無疑問地影響到活性炭的吸附性能。

研究表明，這些雜環(huán)原子與碳原子結(jié)合在芳香片的邊緣，產(chǎn)生含氧、含氫和含氮表面化合物。當這些邊緣成為主要的吸附表面時，這些表面化合物就改變了物理活性炭的表面特征和表面性質(zhì)?；钚蕴勘砻婊鶊F分為酸性、堿性和中性 3 種。酸性表面官能團有羰基、羧基、內(nèi)酯基、羥基、醚、苯酚等，可促進活性炭對堿性物質(zhì)的吸附；堿性表面官能團主要有吡喃酮（環(huán)酮）及其衍生物，可促進活性炭對酸性物質(zhì)的吸附。

磷酸等酸性活化劑制備的活性炭表面以酸性基團為主 ，對堿性物質(zhì)吸附較好；KOH、K2CO3等堿性活化劑制備的活性炭表面以堿性基團為主，適合于吸附酸性物質(zhì)；而采用CO2、H2O等物理活化方法制備的物理活性炭表面官能團總體呈中性。

三、吸附機理

活性炭吸附是指利用活性炭的固體表面對水中的一種或多種物質(zhì)的吸附作用，以達到凈化水質(zhì)的目的。活性炭的吸附能力與活性炭的孔隙大小和結(jié)構(gòu)有關(guān)。一般來說，顆粒越小，孔隙擴散速度越快，活性炭的吸附能力就越強。

吸附能力和吸附速度是衡量吸附過程的主要指標。吸附能力的大小是用吸附量來衡量的，吸附速度是指單位時間內(nèi)單位重量的吸附劑所吸附的量。在水處理中，吸附速度決定了吸附劑與污水的接觸時間。