שיטות טיהור מים וספיחה מבוססות על תהליכי ספיחה וחילוף יונים. בשיטת חילוף יונים מתבצע סילוק של יונים מהתרכובת, ובשיטת ספיחה – של מולקולות.
ספיחה – ספיגה של מולקולות של חומר מומס ע"י גוף מוצק בלתי-מסיס – אדסורבנט.
אדסורבנטים – גופים מוצקים בלתי-מסיסים בעלי פני שטח מפותחים הודות לנקבוביותם הגבוהה.
הספיגה מתרחשת באמצעות ספיחה פיזית או כימית על פני השטח המפותח של האדסורבנט.
הספיחה הפיזית מתבססת על כוחה של האינטראקציה מולקולארית, והספיחה הכימית – על ספיגה שמלווה בתגובות כימיות. במקרה זה, נוצרות תרכובות כימיות חדשות.
האדסורבנט הנפוץ ביותר הוא פחם פעיל. זהו גוף פחמן נקבובי, מגורען או אבקה, ששטח פניו נרחב.
פחם פעיל מיוצר על בסיס עץ ופחם, כמו גם מסיבים פולימריים. תהליך הייצור שלהם הוא פירוליזה של החומר, כלומר עיבוד בטמפרטורה גבוהה ללא כניסת אוויר.
השימוש הנפוץ ביותר בעת הנוכחית נעשה בפחם פעיל מיובא העשוי מקליפות קוקוס. הוא משלב חוזק גבוה, גודל חלקיקים יציב ואופטימלי וקיבולת גבוהה.
בתהליך הספיחה מהתרכובות נפלטות בד"כ מולקולות של חומרים אורגניים, כמו גם חלקיקים קולואידים השעיות מיקרו. החומרים שנספחים היטב הם פנולים, פחמימנים ארומטיים רב-מחזוריים, מוצרי נפט, כלור ותרכובות זרחן אורגניות. פחם פעיל משמש גם כזרז לפירוק כלור פעיל ואוזון המצויים במים.
מלחים שנמצאים במים בצורה היונית, כמעט ולא ניתנים לסילוק.
