黑烟的主要成分是炭黑，是高分子碳氢化合物（CmHn），多为聚苯型烃类物质，其中含有相当比例的强致癌物质。烟气中碳氢化合物是发生光化学烟雾的前提，在一定条件下会引起光化学烟雾污染［2］。
炭黑可以长时间漂浮于大气中，微米级的炭黑粒子可以随人们的呼吸进入气管、支气管，甚至沉积于肺部，严重损害人们的健康。黑烟的排放还可形成烟雾，在逆温条件下，烟雾更严重，严重降低大气能见度，影响交通正常运行。吸附了酸性物质的炭黑还具有腐蚀性，污染和腐蚀建筑物和桥梁［3－4］。因此，针对燃煤陶瓷窑炉黑烟的治理已迫在眉睫。本文利用一种自配的表面活性剂混合溶液进行了净化黑烟的试验研究。
试验装置和工作原理1.1试验装置根据表面活性剂溶液吸收黑烟的机理，设计了试验装置如图1所示。本实验装置可以分为四部分。第一部分是黑烟发生系统，主要包括：黑烟发生装置和集气罩；第二部分为黑烟吸收系统，主要包括吸收瓶、进水口、放水口、溢流口等；第三部分是脱水系统，主要包括缓冲瓶和脱水板；第四部分是动力系统，主要包括风机。整个系统都用有机玻璃制作，以便能清楚地观察到黑烟的流动情况和吸收情况。
测量方法利用梅特勒－托利多仪器有限公司生产的型号为JDX－100I的电子分析天平测量滤膜的初重和终重，用武汉市天虹智能仪表厂生产的型号为TH－880VI的烟气采样仪进行烟气采样，用上海贵谷仪表设备有限公司生产的型号为SYT－2000的微电脑数字压力计测量烟气处理前后的动压、静压。
工作原理首先利用黑烟发生装置发出黑烟，然后黑烟经集气罩收集，沿着管道进入吸收瓶，在筛板处气流以一定的速度冲击吸收液，同时黑烟被筛板分散，黑烟的微小颗粒与吸收液充分接触，由于吸收液中加入了表面活性剂，使得黑烟中的疏水性物质被吸收液吸收，从而达到消除黑烟的目的。然后净化后的气体沿管道进入缓冲瓶，经缓冲瓶中的脱水板脱水，最后由风机排出。吸收黑烟后的废液由废水口排出。
试验结果2.1黑烟入口浓度对除尘效率的影响黑烟入口浓度不同，除尘效率也可能不同。因此，分别在气流速度为5.4m／s、11.3m／s、16.7m／s时，做了入口含尘浓度与除尘效率之间的关系。由图2可以看出，在气流速度为5.4m／s和11.3m／s时，随着入口含尘浓度的增加，除尘效率增加；当入口含尘浓度增加到一定程度时，除尘效率有所下降。这是因为，一方面，入口含尘浓度的增加，炭黑微粒相互碰撞，易于团聚在一起，使得除尘效率增加；另一方面，随着入口含尘浓度的增加，一部分炭黑粒子来不及被溶液吸收，逃逸出液面，从而又使得除尘效率下降。当第一种作用起主导作用时，除尘效率增加；当第二种作用大于第一种作用时，除尘效率降低。
气流速度对除尘效率和阻力的影响在一定的入口含尘浓度下，研究了气流速度与脱硫效率之间的关系。图3为入口含尘浓度分别为220 mg／m 3、1150mg／m 3、2000mg／m 3时气流速度与效率之间的关系。从图3可以看出，随着气流速度的增加，除尘效率在不断增加，但当气流速度增加到14 m／s时，除尘效率几乎不增加或者说反而有所下降。
这可以用双膜理论来解释。在气、液混合过程中，气液两相之间存在着一个相界面，在相界面的的两侧分别有一层稳定的湍流气膜层和液膜层，如图4所示。黑烟先从气体中扩散到气膜表面，然后以分子扩散的方式通过气膜到达相界面，进入液膜，并以分子扩散的方式通过液膜进入液相主流中。当气体流速增大时，气体中的黑烟向吸收液的分子扩散加剧，黑烟与表面活性剂分子之间的混合程度提高，因此脱硫效率增大。当气体流速增加到一定程度时，由流速增大带来的黑烟从气相向液相的分子扩散及黑烟与表面活性剂分子之间的混合就会逐渐趋于稳定，此时除尘效率的增大也就趋于平缓，当气体流速继续增大，黑烟从气相向液相的分子扩散速度会大于黑烟与表面活性剂分子之间的混合速度，这时除尘效率下降。
可以看出，气流速度从5m／s到11m／s之间，阻力损失呈指数增加；但是，从气流速度为11m／s开始，阻力损失增加幅度减小。这是因为阻力的大小与气流速度是呈正相关的，气流速度增大，阻力也必然增大。另一方面，气流速度的增大，会引起液体“沸腾”现象，这样又使得阻力相对减小。所以，起初，随着气流速度的增大，阻力迅速增大，但当气流速度增大到一定程度的时候，阻力增大趋势减慢。
液位高度对除尘效率和阻力的影响在入口含尘浓度为1150mg／m 3，气流速度为11.3m／s的条件下，研究了液位高度对除尘效率和阻力的影响。从图6可以看出，在入口含尘浓度和气流速度一定的条件下，随着液位高度的增加，除尘效率和阻力损失都增大。这是因为随着吸收瓶中的液位高度的增加，液体的静压增加，也就增加了与气体接触的液体量，进而增加了炭黑粒子与液滴的碰撞几率和接触面积，提高了除尘效率；同时阻力也相应增大。
结论（1）从上面的试验可以得到：当入口含尘浓度为800￣1500mg／m 3，气流速度为13￣15m／s时，液位高度为30mm时，除尘效率达到95％以上。
（2）在入口含尘浓度和气流速度一定的条件下，随着液位高度的增加，除尘效率和阻力损失都增大。因此，选取合适的液位高度，使得在增加除尘效率的同时，阻力损失又不能太大是非常重要的。