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目前,日益严重的环境问题及能源危机使得H2、CH4等清洁能源的开发利用已经势在必行。CH4在近期内被广泛应用的可能性比H2更大。此外,CH4在大气中的含量远低于C02,但却是一种长寿命的温室气体,其全球增温潜势(GWP)是C02的21倍。因此,对CH4进行合理的利用一方面可以缓解能源危机,另一方面也能够控制温室效应。CH4是沼气、天然气及垃圾填埋气的主要成分,且常伴有C02等杂质。如沼气中CH4约占55%～65%, CO2含量约为30%～45%。CO2的大量存在不仅降低了CH4的燃烧热值,同时也会严重腐蚀输气管道。实际上,CO2是一种重要资源,被广泛应用在在饮料加工、农产品保鲜及超临界萃取等诸多领域。把CO2作为“潜在碳资源”加以综合利用成为了许多国家研究的热点问题。因而,CH4/CO2的高效分离是合理有效利用这两种气体过程中不可缺少的一个环节。分离CH4和C02的方法多种多样,吸附分离法因具有产品纯度高,吸附剂寿命长、投资低等优点获得了广泛的应用和关注。其中,吸附剂是吸附分离法的基础和核心。本文对微波加热方式制得的椰壳活性炭(MCAC)用于吸附分离CO2/CH4气体进行了研究。取得下列成果：(1)首次将MCAC吸附剂用于CO2/CH4气体的分离,并通过改性MCAC吸附剂使CO2/CH4的分离因子得到了较好的提升。本论文首先采用静态容积法分别测定了在25、35和50℃下,单组份气体C02、CH4及N2在MCAC上的吸附等温线,并用Langmuir及Toth等温吸附方程进行了拟合。此外,为了更好的了解MCAC吸附剂对CO2/CH4的分离性能,利用了一种基于吉布斯脱附自由能的方法对二元组分CO2/CH4,CO2/N2及CH4/N2在微波椰壳活性炭上的静态吸附选择性进行了计算。结果表明：三种气体在微波椰壳活性炭上的平衡吸附量顺序如下：CO2>CH4>>N2。三种气体的吸附量同时都随着温度的增加逐渐减小。其中,CH4、N2的吸附等温线均呈Ⅰ型等温线,其在MCAC上的吸附机理属于单分子层吸附。而CO2的吸附等温线则有由Ⅰ型向Ⅱ型过渡的趋势。等温方程拟合结果显示Toth方程对三种气体的吸附等温线均具有较高的拟合度,而Langmuir方程对CH4和N2的拟合效果要比对C02的拟合效果更好。吸附选择性结果表明：同一压力下,三种混合气体在三个温度下的静态吸附选择性的大小顺序都一致,都有S(CO2/N2)>S(CO2/CH4)>S(CH4/N2).且S (CO2/CH4)的值在常温下介于4-5.5之间。结果表明,MCAC在CO2/CH4的吸附分离上有较好的应用前景。(2)选用MCAC做吸附剂载体,模拟沼气中C02与CH4的浓度配制实验用原料气(N2为平衡气体),进行改性MCAC吸附剂的制备条件优化实验。实验考查了制备条件过程中的一些影响因素如活性组分、活性组分的负载量、焙烧温度、浸渍碱液的种类及浸渍碱的含量对吸附剂吸附分离CCVCH4性能影响。从而得出最佳改性MCAC吸附剂的制备条件。结果表明：适合用于C02吸附及分离C02与CH4的改性MCAC吸附剂的最佳制备条件是：活性组分与活性炭的质量比为5%；焙烧温度为650℃；浸渍碱溶液的种类为K2C03溶液,因为K2C03浸渍液本身对活性炭的孔结构有一定的改善作用：浸渍碱的含量与活性炭的质量比为5%。(3)考察了改性的MCAC吸附剂在吸附分离实验过程中,操作条件对吸附分离效果的影响。如吸附温度、吸附剂的含水量、原料气的不同浓度配比。得出结论如下：较低的吸附温度有利于两种气体在K2CO3/MCAC吸附剂上的分离。K2CO3/MCAC吸附剂上预吸附水的含量对吸附剂分离CO2/CH4有较大的影响。结果表明吸附剂预吸附水的含量越多,吸附分离因子增加。因此可适当提高改性MCAC吸附剂的含湿量来增强其对CO2/CH4的吸附分离效果。原料气中在平衡气N2浓度恒定的情况下,C02所占的浓度越小,吸附分离因子越大。(4)实验测定了C02和CH4气体在K2CO3/MCAC吸附剂上的吸附等温线,利用Langmuir及Langmuir-Freundelich方程对吸附等温线进行了拟合,并采用Clausius-Clapeyron方程计算了两种气体在K2CO3/MCAC吸附剂上的等量吸附热。结果表明,在分压P为50KPa和温度为25℃下,CO2与CH4在K2CO3/MCAC吸附剂上的静态吸附容量分别为1.63mmol/g和0.587mmol/g。与空白MCAC相比,C02的吸附量提高了0.32mmol/g, CH4的吸附量则减小了0.069mmol/g。等温方程拟合结果表明L-F方程对两种气体的拟合度较高,根据拟合参数n来看,该吸附剂表面存在一定的能量分布不均匀性。这与等量吸附热的计算结果分析吻合。K2CO3/MCAC吸附剂上的等量吸附热随着吸附量的增加而减小,这个结果是由于吸附剂表面的能量不均匀性造成的,吸附剂表面的吸附中心的能量是不同的。此外,根据两种气体等量吸附热的数值范围：C02的等量吸附热的数值范围为19.34～42.16kJ/mol,而CH4为4.17-22.15kJ/mol,表明C02在K2CO3/MCAC吸附剂上的吸附存在化学吸附过程。而CH4则是物理吸附过程。此外,通过三种动力学模型计算分析了CH4在K2CO3/MCAC吸附剂上的吸附动力学特征。动力学分析结果也表明C02在K2CO3/MCAC吸附剂上的吸附除发生物理吸附外,还伴随有一定的化学吸附。CH4在K2CO3/MCAC吸附剂上的吸附过程为吸附速率受颗粒内扩散控制的物理吸附。在此基础上,初步探讨了CO2、CH4在K2CO3/MCAC吸附剂上的吸附机理。(5)制得的K2CO3/MCAC吸附剂与其它活性炭吸附剂相比,具有对CO2/CH4较高的分离因子,在拟合沼气中C02与CH4的浓度比范围内,吸附剂的最高分离因子可达4.35,高于市售椰壳活性炭对CO2/CH4的分离因子2.16。在吸附剂预吸附了水的情况下,吸附剂的分离因子将更高。