Filtr węglowy do wody może być dowolnym rodzajem systemu oczyszczania wody, który wykorzystuje węgiel do usuwania zanieczyszczeń. Typowe przykłady obejmują duże miejskie systemy granulowanego węgla aktywnego (GAC), filtry akwariowe z „węglem drzewnym” oraz filtry do wody do użytku domowego lub nablatowe, czasami nazywane punktowymi lub domowymi filtrami wody pitnej. Filtry węglowe do wody zwykle wykorzystują granulowany węgiel aktywny lub bloki węglowe do oczyszczania, z których oba usuwają zanieczyszczenia w procesie zwanym adsorpcją.
W granulowanym filtrze do wody z węglem aktywnym (GAC) woda przepływa przez małe kawałki węgla aktywnego. Konsystencja tego węgla została opisana jako drobny czarny piasek lub wyjątkowo drobne fusy z kawy i posiada dużą powierzchnię, po której może przemieszczać się woda. Zanieczyszczenia są wychwytywane na węglu poprzez adsorpcję, co skutkuje czystszą wodą. Filtry do wody GAC mogą czasami cierpieć z powodu kanałów, w których woda przepływa określoną ścieżką, która stawia niewielki opór i skutkuje niewielkim oczyszczeniem, jeśli jest nadużywana lub niewłaściwie zapakowana.
W filtracji blokowej węgiel jest sprasowywany w pojedynczy blok, zwykle o kształcie cylindrycznym. Woda jest następnie przetłaczana przez blok, co powoduje oczyszczenie. Podczas gdy filtry z bloków węglowych nadal wykorzystują adsorpcję do czystej wody, filtry z gęstym blokiem węglowym mogą nawet fizycznie blokować przechodzenie przez nie niektórych czynników mikrobiologicznych – coś, czego mniej gęste filtry, takie jak GAC, na ogół nie są w stanie osiągnąć.
Filtr węglowy do wody usuwa z wody liczne zanieczyszczenia. Filtry te działają najlepiej na chlor, lotne związki organiczne (LZO), pestycydy, herbicydy i rtęć. Niektóre filtry węglowe zostały również zaprojektowane do usuwania PCB (polichlorowanych bifenyli), ołowiu i azbestu. Srebro jest czasami dodawane do granulowanych filtrów z węglem aktywnym, aby zapewnić właściwości przeciwdrobnoustrojowe. Filtry węglowe do wody są generalnie nieskuteczne w usuwaniu innych związków nieorganicznych, radionuklidów i wielu czynników mikrobiologicznych.
Aby filtr węglowy był skuteczny, węgiel aktywny musi być regularnie wymieniany. Chociaż istnieją przemysłowe sposoby „odzyskiwania” węgla aktywnego, użytkownicy domowi będą musieli wymienić węgiel aktywny w zalecanym okresie – zwykle po oczyszczeniu określonej liczby galonów. Większość detalicznych filtrów węglowych do wody wykorzystuje wstępnie zapakowane wkłady, aby ułatwić wymianę węgla, ale nadal można znaleźć niektóre filtry z granulowanym węglem aktywnym, które umożliwiają konsumentom bezpośrednią obróbkę węgla.
Jak wspomniano wcześniej, filtr węglowy do wody wykorzystuje proces zwany adsorpcją do oczyszczania wody. Podczas adsorpcji małe cząsteczki są usuwane z wody lub powietrza i przywierają do powierzchni innej substancji. Porowata natura węgla przedstawia dużą powierzchnię, która pozwala na bardzo dobre działanie tego procesu.