对煤层气中CH₄的富集与应用是事关资源利用,减少温室气体排放及杜绝矿井事故的重要课题,对国民经济和人身安全具有重大意义。针对现有CH₄VN₂希附分离材料对CH₄吸附量和选择性的缺陷,本文主要研究内容和结论如下:以椰壳为活性炭原料,经高温炭化、KOH活化等优化工艺条件制备出高比表面积活性炭,并采用C02二次活化提高微孔材料对CH₄/N₂的吸附选择性,研制出高效吸附分离CH₄/N₂的椰壳活性炭GAC,其对CH₄的吸附量达到1.46 mo1/kg（T = 303 K,P = 100 kPa）,对CH₄/N₂的平衡选择系数3.24（T = 303 K,P=100kPa）,竞争吸附选择性为4.32（T = 303 K,PCH₄=PN₂=25kPa）。GAC在具有较高CH₄吸附量的同时保证了较好的CH₄VN₂选择性,比其他市售活性炭材料具有更好的吸附分离CH₄/N₂性能。通过磁悬浮天平,采用重量法测量了 303～363 K、0～1000 kPa下CH₄和N₂在GAC上的吸附等温线,使用Langmuir模型、Sips模型、Toth模型以及Mu1tisite Langmuir（MSL）模型对CH₄和N₂单组分吸附平衡数据进行拟合、评价,得到各个模型参数及吸附热等热力学参数。建立等温无动量损失的双分散二级孔结构扩散模型,采用稀释穿透曲线法研究CH₄和N₂在GAC上的吸附动力学,得到扩散系数,确定微孔扩散为CH₄/N₂在GAC上吸附速率的控制步骤。通过GAC填充床吸附分离CH₄VN₂的实验,研究CH₄/N₂在GAC上的吸附分离机理。此外,通过CH₄/N₂单组分穿透曲线对天平测量的单组分吸附平衡数据进行了验证,发现两种方法均有很好的准确性。CH₄/N₂双组分竞争穿透曲线发现两者浓度峰面被很好的分开,实验结果可以较好地吻合扩展MSL模型预测结果。研究活性炭比表面积、微孔孔径分布等微观结构参数和前驱体原料对CH₄/N₂吸附分离性能的影响,研究发现,在本实验的制备、测试条件下,活性炭比表面积的值与其对CH₄VN₂吸附量值在一定范围内呈递增关系,当比表面积大于1200m2/g时,CH₄的吸附量不再随比表面积的增加而持续增加,比表面积的继续增加对CH₄吸附量的提高意义不大;当活性炭的微孔孔径分布在0.60～0.65 nm之间,其CH₄/N₂竞争吸附选择性较大,且微孔孔径分布越狭窄越有利于竞争吸附选择性的提高;植物前驱体中,木质活性炭表现出对CH₄/N₂吸附分离较差的性能,椰壳、果壳等前驱体在适宜制备条件下可制备出良好CH₄/N₂吸附性能的活性炭,但破碎颗粒状的吸附剂易造成吸附柱床层不均一。矿物原料前驱体制成的活性炭比表面积偏低,单位质量此类材料对CH₄吸附量优势不明显,但具有规整性和高堆密度的优点。