Un média de filtration moléculaire avec une très grande surface, comme le charbon actif, peut filtrer des molécules de l'air par un procédé appelé l'adsorption. Pour que l'adsorption fonctionne, l'air pollué doit entrer en contact avec la surface du média Le mécanisme qui permet ce contact est la diffusion. Le graphique à droite montre comment se passe la diffusion dans un grain de charbon actif.
La physisorption est un procédé réversible qui intervient lorsqu'une molécule entre en contact avec la surface du média et y adhère par force mécanique. Un apport d'énergie, comme la chaleur, peut faire que les molécules se détachent de la surface des médias. De cette façon, les médias peuvent être régénérés et réutilisés.
La chimisorption, au contraire, est un procédé irréversible. La chimisorption est produite par une réaction chimique entre la surface du média et la molécule de l'air quand elles entrent en contact. Pour permettre la réaction chimique, des traitements de surface spécifiques sont utilisés selon le type de molécules à filtrer.