氢键作用机制
炭黑表面存在如羟基（-OH）、羧基（-COOH）等官能团。当炭黑用于吸附油类物质时，这些极性官能团能够与油分子中的极性部分（如酯基、羰基等）形成氢键。例如，在含有脂肪酸酯的油中，炭黑表面的羟基可以和脂肪酸酯的羰基氧原子形成氢键。这种氢键作用使得油分子更容易被吸附在炭黑表面，从而增加吸油值。
对于吸碘值，虽然碘分子是非极性的，但在某些情况下，炭黑表面的极性官能团周围可能会产生局部的极性环境，使得碘分子与这些极性官能团周围的环境产生弱相互作用，从而对吸碘值产生一定的影响。不过这种影响相对吸油值来说较小，因为碘主要是通过物理吸附作用被吸附在炭黑的表面。
化学吸附机制
炭黑表面的一些官能团可以与吸附质发生化学吸附反应。例如，炭黑表面的羧基（-COOH）在一定条件下可以与油中的某些活性成分发生化学反应。如果油中含有氨基（-NH₂）化合物，羧基和氨基之间可能会发生缩合反应，形成酰胺键，从而使油分子牢固地吸附在炭黑表面。这种化学吸附比物理吸附更稳定，能显著提高吸油值。
在吸碘过程中，炭黑表面的不饱和键（如炭黑表面存在的一些活性碳 - 碳双键）可以与碘发生加成反应。例如，当炭黑表面有少量的碳 - 碳双键时，碘分子可以与之发生加成反应，化学吸附在炭黑表面，增加吸碘值。不过这种化学吸附的程度与炭黑表面不饱和键的数量有关，一般炭黑经过特殊处理后，其表面不饱和键数量增加，吸碘值会相应提高。
改变炭黑表面能和润湿性机制
炭黑表面官能团的存在改变了炭黑的表面能。例如，表面带有较多羟基官能团的炭黑，其表面能相对较高，这使得炭黑表面更容易被油分子润湿。油分子在炭黑表面的润湿性越好，就越有利于吸附过程的进行，从而提高吸油值。
对于吸碘值而言，表面能的改变也会影响碘分子在炭黑表面的吸附。当炭黑表面能发生变化时，碘分子在炭黑表面的吸附平衡也会随之改变。一般来说，表面能较高的炭黑，在其他条件相同的情况下，更有利于碘分子的吸附，从而使吸碘值升高。
