活性炭是一种具有高度发达孔隙结构的碳材料。其吸附过程主要是物理吸附。当含有有机污染物（如挥发性有机物 VOCs）的气体通过活性炭床层时，有机分子会在活性炭表面的孔隙中发生范德华力吸附。这些孔隙大小不同，微孔（孔径小于 2nm）提供了主要的吸附表面积，中孔（孔径在 2 - 50nm 之间）可以吸附较大的分子并且有助于分子在活性炭内部的扩散。
吸附达到饱和后，有必要进行脱附再生。脱附过程能够最终靠升高温度、降低压力或用适当的溶剂冲洗等方法来实现。在热脱附中，升高温度能使吸附质分子获得足够的能量，克服与活性炭表面的吸附力，从而从活性炭孔隙中解吸出来。例如，对于吸附了苯系物的活性炭，在 100 - 200℃左右能轻松实现脱附，具体温度因吸附质的种类和活性炭的性质等因素而异。
催化燃烧是典型的气 - 固相催化反应。在催化剂的作用下，有机废气中的可燃组分（如烃类、醇类、酮类等）在较低的温度下（一般为 200 - 400℃，比直接燃烧温度低很多）与氧气发生氧化反应，生成二氧化碳和水。
催化剂的作用是降低反应的活化能。例如，贵金属催化剂（如铂、钯等）能够给大家提供活性位点，吸附有机分子和氧气分子，使它们在催化剂表面更容易发生反应。以甲苯的催化燃烧为例，甲苯分子吸附在催化剂表面后，与吸附在催化剂上的氧原子反应，经过一系列的中间步骤，最终生成二氧化碳和水。
活性炭吸附可以有效地富集低浓度的有机废气。在很多工业废气中，有机污染物的浓度较低，直接进行催化燃烧可能因为热量不足等原因而难以有效处理。活性炭吸附可以将废气中的有机物先吸附浓缩，然后再将吸附饱和的活性炭进行脱附，将高浓度的有机废气送入催化燃烧装置做处理，这样做才能够保证催化燃烧装置能够稳定、高效地运行。
单独的催化燃烧对于低浓度废气需要消耗大量的能源来维持反应温度。通过活性炭吸附脱附的预处理，能够大大减少催化燃烧所需处理的气体量，以此来降低能源消耗。同时，活性炭经过脱附后可以重复使用，减少了活性炭的更换频率，降低了材料成本。
废气首先进入活性炭吸附床，通过活性炭的吸附作用，去除废气中的有机污染物。吸附床一般会用多个并联或串联的方式设置，以保证废气有足够的停留时间进行吸附。在此阶段，出口处的废气经过检测，当吸附效率下降到某些特定的程度时，表明活性炭吸附床接近饱和，有必要进行再生。
饱和的活性炭吸附床通过热空气、水蒸气或其他脱附剂进行脱附。热空气脱附是很常用的方法，将热空气通入吸附床，使吸附在活性炭上的有机物解吸出来，形成高浓度的有机废气。脱附后的气体被送入催化燃烧装置。
高浓度的有机废气在催化剂的作用下进行燃烧反应。燃烧产生的热量可以部分用于预热进入催化燃烧装置的脱附气体，实现热量的回收利用。经过催化燃烧后，废气中的有机物被彻底氧化为二氧化碳和水，净化后的气体可以直接排放到大气中。
在汽车、家具等涂装过程中，会产生大量含有有机溶剂（如甲苯、二甲苯等）的废气。采用活性炭吸附脱附 - 催化燃烧组合工艺可以轻松又有效地处理这些废气，减少有机溶剂对环境的污染。
印刷过程中使用的油墨会挥发有机污染物，如醇类、酯类等。通过这一种工艺可以对印刷车间的废气进行净化处理，满足环保要求。
化工生产的全部过程中会产生多种有机废气，对于一些中低浓度的废气，活性炭吸附脱附 - 催化燃烧是一种经济高效的处理方法，例如在合成橡胶、塑料加工等过程中的废气处理。
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