就活性炭的表面化學結構而言，由于碳固體表面原子不飽和性的存在，它們將以化學形式結合碳成分以外的原子和原子基團，形成多種表面功能基團，活性炭表面官能團能顯著地其對VOCs的選擇性吸附。其中，含氧官能團和含氮官能團對活性炭的吸附性能影響比較大。
概述了通過調整活性炭孔隙結構，引入化學基團，改變其酸堿度和極性，提高其吸附極性分子能力的方法。證明活性炭對極性和非極性化合物的吸附是一種非選擇過程；不同吸附質在活性炭上的吸附機理不同。
要獲得具有不同選擇吸附性的表面， 改變表面的化學、物理性質，這些可以通過改變活性炭置換基團的種類及其表面濃度得以實現。通過實驗利用硝酸氧 化改性活性炭，發現活性炭表面酸性基團的含量明顯增加，在酸性基團增加的同時導致比表面積減小以及結構塌陷，吸附性能進而變化明顯。
以甲 苯、丙酮、甲醇、1，2一二氯乙烷四種氣體為吸附質，用改性活性炭樣為吸附劑，通過恒溫下固定床吸附實驗探討改性活性炭對氣體吸附性能的影響。研究表明：酸改性后的活性炭樣品表面酸性官能團數量顯著增多，隨著改性酸試劑的氧 化性增強酸性官能團數量增多。復合氧 化改性活性炭表明官能團數量發生多重改變，堿性官能團數量增加，同時酸性官能團數量發生不同程度的變化。通過對活性炭改性使得其表面官能團發生改變，進而活性炭表面的極性也隨之發生變化，酸性官能團數量豐富的改性活性炭對極性吸附質具有 作用，堿性官能團豐富的活性炭對非極性吸附質具有 作用。
一般來說，隨著吸附組分的沸點的升高，吸附劑對各種吸附組分的吸附能力也增強；在與吸附劑相接觸的氣體混合物中，高沸點的組分首先被分離。李秉正用靜態吸附法考察了一種活性炭對廢水中四種簡單芳香化合物的吸附行為，認為活性炭對不同物的吸附能力不同，差異源于活性炭性質和物性質的匹配關系。在吸附過程中發生了微孔的填充，芳香族化合物的極性大小決定了飽和吸附量，飽和吸附量與活性炭表面的酸性或堿性官能團關系不大。
利用VOCs在椰殼活性炭上的二元競爭吸附的吸附平衡關系和擴展的Langmuir方程并結合實驗結果，對組合氣體中各組分的吸附量進行預測，發現對于不同氣體組合及不同的吸附質濃度，預測吸附量值與實驗結果有所偏差，其原因是活性炭對VOCs吸附能力與吸附質的分子量和沸點有關，且強吸附質對弱吸附質有置換作用，沸點相差越大，置換作用越強。
影響活性炭吸附的化學因素主要是活性炭表面化學基團性質，而表面基團的形成與活性炭炭化、活化經歷的過程條件有關。可以通過在炭表面引入不同化學基團，使活性炭質材料表面改性。改性的方法包括：熱處理、氧 化、胺化和浸漬于一些無機化合物等。在活性炭炭化、活化過程中加入的催化劑，使得炭與水蒸氣的活化反應得以催化，改變活化成孔原理，使其具有吸附性能。同時，制備不同孔徑分布及不同表面化學特性的活性炭可以考慮采用不同活化法或不同的活化劑及其用量得以實現。
