Het principe van het gebruik van actieve kool om water te filteren is om de poreuze eigenschappen van actieve kool te gebruiken om een of meer schadelijke stoffen uit het water te verwijderen door ze aan het vaste oppervlak te adsorberen. Actieve kooladsorptie heeft een goed effect op het verwijderen van organisch materiaal, colloïden, micro-organismen, restchloor, geuren, enz. uit water. Tegelijkertijd heeft het, vanwege het zekere reducerende effect van actieve kool, ook een goed verwijderingseffect op oxidanten in water.
De veelgebruikte methode voor het filteren van water met actieve kool is de ozon-actieve koolmethode, ook wel biologische actieve kool (BAC) genoemd. Het mechanisme voor de verwijdering van organisch materiaal is de eerste adsorptie van actieve kool, waardoor het adsorbeerbare organische materiaal aan actieve kool kan worden geadsorbeerd. Vervolgens vormt zich onder invloed van temperatuur, voedingsstoffen, micro-organismen en koolstofdeeltjes geleidelijk biomassa in het filter en wordt er een ongelijkmatige laag bacteriën en micro-organismen gevormd op het oppervlak van het filtermateriaal. Op dit moment heeft actieve kool niet alleen de functie van het adsorberen van organisch materiaal, maar heeft het ook het biologische afbraakeffect van bacteriën op organisch materiaal. Om biologisch afbreekbare opgeloste organische koolstof te verwijderen, is het noodzakelijk om geschikte filtermedia te gebruiken en een biofilm op de filtermedia te laten groeien. Actieve kool is een uitstekende biologische drager die grote deeltjes en onzuiverheden uit water verwijdert, actieve kool verschillende schadelijke stoffen en onzuiverheden in water absorbeert en de waterkwaliteit zuivert. Wanneer er een bepaalde concentratie biologisch afbreekbare opgeloste organische koolstof in het ruwe water aanwezig is, kan dit reageren met sterke oxidatiemiddelen om de concentratie te verhogen.
Daarom worden actieve koolfilters vaak gebruikt in combinatie met ozon bij waterbehandeling. Ozon oxideert organisch materiaal in ruw water tot biologisch afbreekbaar organisch materiaal, terwijl ook de opgeloste zuurstof in het water toeneemt, die beide gunstig zijn voor de groei en reproductie van bacteriën en andere micro-organismen in actief koolfilterwater.