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素有“江南煤海”之称的贵州省煤层气资源丰富,其占全国资源总量的22%,但由于其独特的地形地貌,使其抽采的煤层气多为低浓度煤层气（CH4<30%）,大部分直接排空,无法利用,这不仅造成了资源的严重浪费,而且加剧了环境污染。因此,合理开发和利用低浓度煤层气对于提高煤层气的经济效益和环保效益有着重大意义。真空变压吸附技术（VPSA）是分离富集低浓度煤层气常用技术,高效、稳定的吸附剂是技术关键。本论文选取四种生物质废弃物为原料制备活性炭并对其进行改性,针对低浓度煤层气特点,配制实验室模拟煤层气（CH420%、N264%和O216%）,利用单柱常压吸附、真空脱附的VPSA技术展开研究,具体内容如下:分别以葡萄籽、木屑、核桃壳、竹屑为原料,利用磷酸法制备活性炭（pAC、mAC、hAC、zAC）,同时,以市售活性炭（sAC）为对比,探究不同原料制备活性炭对低浓度煤层气CH4吸附分离富集的影响。并通过N2吸附/脱附等温线、FTIR和Bohem滴定等表征手段,得出所制备活性炭的吸附性能与其孔结构和表面化学性质的关系。结果表明:五种活性炭对低浓度煤层气CH4吸附量顺序为pAC>>mAC>hAC>sAC>zAC,pAC具有最大的吸附量（22.64 ml/g）,这是由于pAC具有最大表面碱性基团含量,且表面碱性基团含量远大于表面酸性基团含量。比较了金属Ni（II）离子掺杂制备活性炭、与Ni（II）离子改性活性炭对CH4的吸附性能,考察了金属Ni（II）离子掺杂量、活化温度以及金属Ni（II）离子改性对活性炭用于煤层气CH4分离富集性能的影响。结果表明:通过Ni（II）离子掺杂、活化温度和Ni（II）离子改性均可提高活性炭对煤层气CH4的吸附量,其中,经4%Ni（II）离子掺杂葡萄籽/核桃壳原料中制备活性炭4%Ni-pAC/4%Ni-hAC对煤层气中CH4吸附量分别为30.61ml/g和24.81ml/g,较pAC和hAC提高了约35.2%和138.56%;在700°C下制备的4%Ni-p AC-700对煤层气中CH4吸附量为37.15mmol/g,较pAC提高了约64.09%;以4%Ni（II）离子改性pAC制备的pAC-4%Ni-700对煤层气中CH4的吸附量为37.47ml/g。以上活性炭通过N2吸附/脱附等温线、FTIR和Bohem滴定等表征手段,得出其吸附性能与其孔结构和表面化学性质的关系。研究了壳聚糖炭化气凝胶改性pAC对活性炭分离富集煤层气CH4性能的影响。考察了干燥方法和活化温度的影响,结果表明:经壳聚糖炭化气凝胶改性制备的pAC-DW-900吸附CH4效果最好,单位吸附量达39.37ml/g,较pAC增加了约73.90%,可将低浓度煤层气中CH4浓度从20%提高至40.18%,并通过N2吸附/脱附等温线、FTIR和Bohem滴定等进行表征,得出该活性炭吸附性能与其孔结构和表面化学性质的关系。