空氣中的污染物根據(jù)物理狀態(tài)可以分為顆粒物（包括無機(jī)和有機(jī)）和有害氣體兩大類。由于它們的尺度和物理化學(xué)性質(zhì)不同，所以凈化機(jī)理也不同。習(xí)慣上將對(duì)顆粒物的凈化稱為過濾，相應(yīng)的設(shè)備稱為空氣過濾器，對(duì)有害氣體則一般稱為凈化，工程上也有將相應(yīng)凈化設(shè)備稱為化學(xué)過濾器，其實(shí)并不確切，因?yàn)閮艋泻怏w的過程中也有物理過程。
1、顆粒物凈化機(jī)理
空調(diào)系統(tǒng)中應(yīng)用的顆粒物凈化設(shè)備主要有兩種：機(jī)械式纖維過濾器和靜電過濾器。
機(jī)械式纖維過濾器主要應(yīng)用機(jī)械作用力使顆粒物從空氣中分離出來，其分離機(jī)理主要有重力沉降、篩濾、慣性離心力、慣性碰撞、接觸阻留、擴(kuò)散等，有時(shí)也兼有靜電分離，如下圖所示：

粗大顆粒物依靠重力可以自然沉降（重力沉降）；當(dāng)粒徑大于濾料孔徑時(shí)被篩分（稱為篩濾）；當(dāng)含塵氣流遇到過濾器的結(jié)構(gòu)或過濾纖維時(shí)發(fā)生旋轉(zhuǎn)或繞流，較大的顆粒物會(huì)由于慣性而從氣流中分離（慣性分離），在通風(fēng)除塵領(lǐng)域有專門利用慣性分離機(jī)理的旋風(fēng)除塵器等；有些被慣性分離的顆粒物由于慣性運(yùn)動(dòng)直接撞擊到結(jié)構(gòu)或纖維表面（慣性碰撞）；細(xì)小顆粒雖然可以隨氣流運(yùn)動(dòng)，但若緊靠結(jié)構(gòu)或纖維表面會(huì)因解除而被捕集（接觸阻留）；細(xì)微粒子可在空氣分子熱運(yùn)動(dòng)的撞擊下作不規(guī)則的布朗運(yùn)動(dòng)，若在運(yùn)動(dòng)中與結(jié)構(gòu)或纖維表面接觸也會(huì)被捕集（擴(kuò)散）。以上分離機(jī)理都是由于顆粒物隨氣流運(yùn)動(dòng)而受到不同機(jī)械力從而被分離。當(dāng)濾料由于自然或人為作用而具有一定靜電荷時(shí)，也可以吸附粉塵（靜電分離），提高了過濾效率。為了提高過濾效率，需要使用纖維直徑小、密實(shí)度高、空隙率小的濾料，這樣空氣流動(dòng)阻力也高。
噴淋室利用水滴捕集空氣中的顆粒物也屬于機(jī)械分離。
靜電空氣過濾器采用高壓靜電場(chǎng)使顆粒物荷電并在電場(chǎng)力作用下做定向運(yùn)動(dòng)而被分離。靜電過濾器的工作原理如圖所示：


通過對(duì)集塵極和電暈極加上高壓直流電形成的非均勻電場(chǎng)，使得電暈極附近極小區(qū)域內(nèi)的空氣完全分離，產(chǎn)生大量離子。上圖中的電暈極為負(fù)極，所以正離子立即到達(dá)電暈極，有少量荷正電的顆粒物也會(huì)沉積在電暈極上，而負(fù)離子則進(jìn)入電場(chǎng)空間內(nèi)，使空氣中的絕大多數(shù)顆粒物荷負(fù)電，在電場(chǎng)力的作用下到達(dá)集塵極并沉積在極板上，實(shí)現(xiàn)了分離顆粒物的目的。加在兩極間的電壓有一定工作范圍：隨著電壓升高，電暈極附近空氣開始分離（稱為起暈），極間電流開始增大；電壓繼續(xù)升高，電暈區(qū)也隨之?dāng)U大，最后會(huì)使兩極間空氣完全分離（稱為擊穿），此時(shí)靜電過濾器已無法正常工作，所以正常工作電壓應(yīng)保持在起暈電壓和擊穿電壓之間。上圖所示的荷電方式稱為負(fù)電暈（電暈極為負(fù)極），由于其擊穿電壓較高、負(fù)離子運(yùn)動(dòng)速度大，所以通常用于含塵濃度比較高的工業(yè)除塵系統(tǒng)，空調(diào)系統(tǒng)采用正電暈（電暈極為正極），因?yàn)楫a(chǎn)生的臭氧量較小。
與機(jī)械式過濾器相比，靜電過濾器的主要優(yōu)點(diǎn)是在相同的過濾效率下，空氣流動(dòng)阻力要遠(yuǎn)低于前者，因此可以降低運(yùn)行能耗，但它只能處理一定比電阻（電阻率）范圍內(nèi)的顆粒物，而且金屬耗量比較大，制作、安裝、運(yùn)行維護(hù)要求比較高。
2、有害氣體凈化機(jī)理
由于有害氣體以分子態(tài)與空氣形成混合氣體，所以上述分離顆粒物的作用機(jī)理都不適用。在工業(yè)領(lǐng)域針對(duì)濃度較高的有害氣體可以采用的燃燒法、冷凝法等凈化方法不適用于空調(diào)領(lǐng)域有害氣體濃度較低的情況。
空調(diào)領(lǐng)域可以采用的方法有吸收法和吸附法。吸收法使用水或水溶液來吸收空氣中的有害氣體，但系統(tǒng)比較復(fù)雜，有水處理等問題，所以比較少用。吸附法采用活性炭、硅膠等多孔性固體的表面來吸附空氣中的有害氣體，由于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、維護(hù)管理方便而得到較廣泛應(yīng)用。
用作吸附劑的固體物質(zhì)應(yīng)具有很大的比表面積，當(dāng)需要有針對(duì)性吸附某些有害氣體時(shí)可以在其表面浸漬特定的化學(xué)物質(zhì)。吸附劑使用一定時(shí)間后會(huì)達(dá)到飽和，失去吸附能力，需要更換或再生。
為了保證一定的凈化效率，避免頻繁更換或再生，需要足夠的吸附劑充填量，這就會(huì)造成空氣流動(dòng)阻力上升，投資和運(yùn)行費(fèi)用都增加，制約了吸附裝置在普通空調(diào)系統(tǒng)中的應(yīng)用。