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炭黑都含有非炭黑的不纯物，主要有颗粒杂质、水分、溶剂抽出物和无机盐类等成分。炭黑中的不纯物虽然含量很少，但对炭黑产品的质量及应用均有不良影响。所以，在炭黑的生产过程中要严格控制，使其含量不能超过指标规定的上限。而在一些应用领域，如高档涂料、印刷油墨、橡胶和塑料薄膜制品以及电缆料、汽车门窗、密封条、油封等制品中，使用的炭黑要求杂质含量更低，以确保制品使用性能和外观。
炭黑中颗粒状杂质主要有硬炭、铁屑以及包装运输过程中混入的异物等。为了筛除这些异物，一般通过规格不一样的目筛进行筛除。为消除杂质、筛余物的不良影响，提高制品性能和外观，近年来，一些公司先后研制纯净度更高的炭黑，称为高纯净度炭黑，并扩大高纯净度炭黑的应用领域。
溶剂抽出物是指炭黑生成过程中残留在炭黑表面上未完全裂解的烃类物质，其残留量可用丙酮、苯、甲苯等有机溶剂抽提，并进行测定。在正常生产的炭黑中，溶剂抽出物含量很少，对其应用没有影响。但是在生产工艺不正常时，特别是炉温偏低，裂解不完全时，生产的炭黑会产生过多的溶剂抽出物。
炭黑中的水分主要来自于生产过程中吸附烟气中的水分。在包装、运输和贮存过程中如与空气接触，也会吸附空气中的水分而增加炭黑的水分含量。炭黑正常的含水量对加工和应用没有不利影响，但水分过高，容易造成加工困难，如在橡胶和塑料加工中产生气泡，影响外观和其他使用性能。所以在炭黑生产包装和贮存过程中要注意炭黑吸潮。
炭黑的灰分可定义为在高温炉中灼烧后残留的量。生产低杂质、低灰分的高纯度炭黑，首先要严格选择原料，并进化处理，控制急冷和造粒用水的质量，选用优质的耐火材料砌筑反应炉，后部分离、手机系统也要使用不锈钢制造，以防止耐火材料粉末、铁锈以及其他杂志混入炭黑。
