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作为世界上产量最大的化学产品之一,乙烯在国民经济和社会发展中发挥了重要作用,乙烯产量也是衡量一个国家石油化工发展水平的重要标志。乙烯主要来源于石油裂解,这个过程产生了大量的乙烯和乙烷的混合气体,目前工业上主要是应用低温高压蒸馏（0.7-2.8 MPa,183-258 K）工艺来进行分离。然而,由于乙烯和乙烷的沸点非常接近（-103.9°C和-88.6°C）,导致低温高压蒸馏工艺的效率较低、能耗极高。而吸附作为一种常温分离技术,具有能耗低、设备简单等的优势,有望成为乙烯/乙烷分离的替代或补充技术,其核心是高效吸附剂。分子筛作为一种稳定的传统工业吸附剂,已经在吸附分离领域实现了广泛应用。但是,由于乙烯和乙烷的分子物理化学性质相似,高选择性吸附分离,尤其是极高选择性（∞）的筛分分离,面临着巨大的挑战。因此,基于改性工业分子筛来实现乙烯乙烷的筛分分离,将具有重要的理论和实际应用价值。本文以孔径接近乙烯和乙烷分子动力学直径（4.163和4.443?）的工业4A分子筛为研究对象,研究考察了(Ca2+,Ag+)双金属离子交换法同时精细调控分子筛Ag-Ca-4A的孔径和表面化学的影响规律。XRD和SEM表征表明:两次离子交换过程中材料的晶体结构和颗粒尺寸基本保持不变,TEM元素扫描分析表明:Ag、Na、Ca元素均匀分布在Ag-Ca-4A中。ICP元素分析发现:Ag-Ca-4A材料中Ag含量仅为5.84 wt.%,大幅低于文献报道的π络合吸附剂中的π络合金属离子含量;并进一步推算出离子交换分子筛的化学式组成及不同金属离子分布情况,考察了交换金属离子的种类和数量对分子筛孔径的影响规律。本文考察了双金属离子改性分子筛Ag-Ca-4A对乙烯/乙烷的筛分分离性能。在常温常压下（298 K、1 bar）,Ag-Ca-4A对乙烯的吸附量和乙烯/乙烷的IAST选择性分别达到3.7 mmol/g和17568,并且对乙烷几乎不吸附,展现出优异的乙烯/乙烷筛分分离性能。固定床动态分离实验进一步表明:Ag-Ca-4A可在常温常压下对乙烯/乙烷混合气实现近筛分分离从而高效回收乙烯。Ag-Ca-4A对乙烯的吸附热在45-65 k J/mol范围,低于其他π络合吸附剂。吸附动力学结果表明:Ag+的存在促使乙烯吸附动力学速率明显提高。此外,Ag-Ca-4A的多循环再生性能稳定、制备方法简单可控,有较好的工业应用潜力。本文考察了离子浓度和初始分子筛孔径对分子筛筛分乙烯/乙烷吸的影响规律,揭示了Ag-Ca-4A中的Ca2+/Ag+对乙烯/乙烷优异筛分分离性能的协同作用。协同作用的机理如下:Ca2+交换适度扩大4A分子筛的孔径以实现乙烯的有效扩散,微量Ag+交换一方面进一步精细调控分子筛的筛分孔径,与此同时增强材料对乙烯的吸附作用力从而提高乙烯吸附量;实验还表明Ag+的引入促使乙烯在限域孔的动力学吸附速率也得到提高。另外,本文采用计算机模拟考察了Ag-Ca-4A对乙烯分子的吸附过程,结果显示:在超微孔限域孔道中,Ag+选择性诱导乙烯分子的C=C键拉伸和H-C-H键角减小,乙烯C=C键从1.32?伸长到1.4?,而H-C-H键角从120°减少到112°,乙烯沿Y轴的长度也从4.29?减小到4.20?,为乙烯分子较快进入超微孔孔道提供了良好的动力学条件。