煤在炼焦过程中生成焦炭的同时得到副产品焦油和焦炉煤气。焦炉煤气中含有约50%的H2和30%的CH4,是一种含量丰富的氢气源,因此从焦炉煤气中分离氢气是焦炉煤气的一个重要应用途径。目前工业分离焦炉煤气中氢气主要采用变压吸附的方法,其中吸附剂是变压吸附的基础与核心。本文在研究商用分离焦炉煤气吸附剂的基础上,对现有广泛应用的活性炭和5A分子筛吸附剂进行制备和改性,并尝试利用新型吸附剂ETS-4的独特结构,使氢气和甲烷得到高效分离。采用静态容积法分别测定了焦炉煤气中主要成分CH4、H2、N2、CO、CO2在商用吸附剂活性炭和5A分子筛上的的吸附平衡等温线,并利用Clausius-Claperyron方程计算各气体组分在不同吸附剂上的等量吸附热；通过模拟焦炉煤气吸附床的动态穿透曲线,得到操作过程中各组分的吸附特点及吸附床压力、原料气的流速对各组分气体吸附的影响。结果表明：对两种吸附剂来说,五种气体的平衡吸附量大小顺序均为：CO2>CH4>CO>N2>H2,其中CO2的吸附量明显的大于其它四种气体；随着温度的增加,吸附量逐渐减小；其中CO2,CH4,CO,N2的吸附等温线均呈现为Ⅰ型等温线,H2的吸附等温线呈直线型。等量吸附热随吸附量变化有波动,但变化幅度并不大,说明这两种吸附剂表面吸附能比较均一,在吸附过程中可以忽略吸附质分子间的作用。从动态穿透曲线可以看出,随着原料气流量的减小和吸附压力的增加,气体在吸附床上的穿透时间延长,吸附剂对气体的吸附能力也逐渐增加。采用次烟煤制备活性炭,考察制备参数如活化剂与原料的比例(碱煤比)、活化温度及活化时间等对活性炭孔结构的影响,并将其应用于CH4和H2的吸附分离,得到适合于CH4和H2吸附及分离的条件；对商用活性炭进行十二烷基磺酸钠和MgO的表面改性,考察改性后官能团的变化以及对CH4和H2的吸附分离能力。结果表明采用次烟煤制备活性炭时,当活性炭的孔径聚集在0.7-2 nm的超微孔范围内时,孔容积越大,甲烷的吸附量越大,CH4／H2的理想分离因子越大；适合于甲烷吸附及分离氢气与甲烷的活性炭最佳制备条件是：碱煤比为5,活化温度800℃,活化时间为90 min；适合于氢气吸附的活性炭最佳制备条件是：碱煤比为4,活化温度800℃,活化时间为60 min。经十二烷基磺酸钠和MgO改性后,CH4和H2的吸附量及CH4／H2理想分离因子均随十二烷基磺酸钠和Mg(NO3)2浓度的增加呈先增加后减小的趋势,且在浓度为2%和0.5 mol／L时达到最大；一定量的表面改性有助于活性炭吸附分离CH4和H2。在A型分子筛合成体系中添加水溶性高聚物聚乙二醇PEG-1000合成了平均粒径为200-400 nm的亚微米A型分子筛；通过添加两性有机硅烷三甲氧基硅丙基二甲基十八烷基氯化铵(TPOAC)制备多级孔道A型分子筛。上述两种分子筛经过Sr2+交换得到了亚微米级及多级孔道的SrA吸附剂。经XRD、SEM、TEM、N2吸附及激光粒度等表征,确定产物具备亚微米级颗粒及多级孔道特征。通过静态吸附实验对制备的亚微米SrA、多级孔道SrA及工业级5A吸附剂的甲烷和氢气静态吸附量比较,结果表明,亚微米SrA及多级孔道SrA吸附剂的甲烷和氢气吸附量均高于工业级5A吸附剂,亚微米SrA吸附剂具有最大的甲烷和氢气吸附量。采用水热合成法制备出外貌为丝状聚集体,形状类似于两个花椰菜头连在一起的NaETS-4微孔钛硅分子筛,并进行Sr2+离子交换。NaETS-4和SrETS-4的热重分析及XRD表征表明,分子筛经Sr2+离子交换后其热稳定性显著提高。采用脉冲色谱法将制备的NaETS-4及SrETS-4应用于氢气和甲烷的分离,结果表明CH4和H2在分子筛内部的传质主要受微孔扩散阻力的影响,而外膜传质阻力和大孔扩散阻力的影响较小；对NaETS-4来说,随着活化温度的升高,甲烷分子的亨利系数和扩散速率减小；经Sr2+离子交换后,甲烷和氢气分子的在吸附剂中的亨利系数增加,扩散速率减小,且随着活化温度的升高,CH4和H2的动力学选择系数增加,当活化温度为310℃时,动力学扩散选择系数达8.91,显示出了SrETS-4吸附剂很大的优势和开发应用前景。