Die Aktivkohlefiltration basiert im Wesentlichen auf dem Prinzip der Adsorption. Als Adsorption bezeichnet man im Allgemeinen die Anreicherung eines Stoffes an der Oberfläche einer benachbarten Phase. Bei Festkörpern (z.B. Aktivkohle) kann die Adsorption sowohl aus der Gasphase als auch aus umgebenden Flüssigkeiten (Wasser) erfolgen.

Das bekannteste Adsorptionsmittel ist Aktivkohle, die unter bestimmten Umständen in Aktivkohlefiltern bei der Wasseraufbereitung eingesetzt wird. Über die Aktivkohlefiltration lassen sich besonders gut hydrophobe organische Verbindungen wie chlorierte Kohlenwasserstoffe eliminieren bzw. abtrennen.

In der Abwassertechnik werden Aktivkohlefiltrations- Adsorptionsverfahren eingesetzt, wenn biologisch resistente Stoffe eliminiert werden sollen. Das Entscheidende an der Adsorption ist der Stofftransport, der aufgrund der Konzentrationsunterschiede der einzelnen Phasen gasförmig/fest bzw. flüssig/fest stattfindet. Da die theoretische Beschreibung dieses Stofftransportes Größen enthält, die nur schwer zu ermitteln sind, werden in der Praxis Adsorptionsisothermen nach Freundlich oder Langmuir eingesetzt. Diese Isothermen beschreiben die Abhängigkeit der Beladbarkeit einer Aktivkohle von der Restkonzentration bei konstanter Temperatur.

Aufgrund der beschriebenen Adsorption ist eine Aktivkohle auch nur endlich aufnahmefähig, wodurch nach der Beladung ein Austausch bzw. eine Regeneration erfordelich wird. Wird eine Aktivkohle nicht rechzeitig gewechselt bzw. regeneriert erfolgt eine Überladung und es kann vorkommen, dass dass Filtrat eine höhere Anzahl an unerwünschten Inhaltsstoffen enthält, als dass Rohwasser.