無煙煤濾料中的炭分子通常被認為是無定形碳。X射線衍射分析表明，它結構中含有1-3nm的石墨微晶，所以又有人認為它屬于微晶類碳。這些無煙煤濾料基團可分為酸性基團和堿性基團兩大類。

高溫活化（800-900℃）容易形成堿性基團，炭分子低溫活化（300-500℃以下）容易形成酸性基團。常見的酸性基團以羥基、內脂基為主，常見的堿性基團是含有氧萘結構的基團，基團的數量大約為0.1-0.5mmol/g。

無煙煤濾料中炭分子主要的結構特征是它的碳分子孔結構。描述孔結構的指標是比表而積，孔徑、孔徑分布和孔容。炭分子吸附所依賴的巨大比表面積主要是內部孔洞的表現。如果對孔的大小進行區分，則可以分為微孔、過渡孔（中孔）和大孔三種。

按國際純粹化學和應用化學聯合會的規定，微孔是指孔直徑小于2nm的孔，無煙煤濾料中孔是指孔直徑為2~50nm的孔，大孔是指直徑大于50nm的孔。

無煙煤濾料孔徑分布測定方法有電子顯微鏡法、分子篩法、壓汞法、X射線小角度散射法等，常用的是壓汞法，該法是利用汞不潤濕活性炭細孔壁，要讓汞進入細孔中就需要壓力這一原理，通過下式進行計算：rp'=-2vcoso 式中：r-圓筒形細孔的孔半徑；p-汞的壓力；v-汞的表面張力；o-汞的接觸角。在壓力P下，汞應該進入半徑r以上的所有細孔中，所以測定由于壓力的變化而引起進入汞量的變化，就可以知道孔徑太小，進而確定孔徑分布。