随着能源消耗的日益增长，由此引发的环境污染问题也越来越多。寻求可以替代传统化石能源的新能源引起了人们越来越浓厚的兴趣。生物废料经过厌氧发酵得来的沼气是一种可再生能源，主要包括CH4，CO2，以及微量的H2S和H2O等杂质。为了将生物沼气转化成生物甲烷，满足车用燃料以及天然气燃料替代品的条件，需提前除去H2S，而且，由于沼气中水蒸气的相生相伴，研究水存在对CO2/CH4吸附分离的影响至关重要。另外，化石燃料燃烧产生的气体是CO2的集中排放源，而CO2气体是导致气候变暖的主要温室气体。因此有必要研究烟道气CO2/N2二元体系的吸附分离。　　本论文用巨正则蒙特卡罗模拟方法以碳纳米管为模型材料研究沼气中H2S/CO2/CH4，H2O/CO2/CH4三元混合物，以及烟道气中CO2/N2二元混合物的吸附分离。具体研究结果如下:　　1、以沼气中H2S/CO2/CH4三元体系为研究对象，计算在纯碳管和羧基修饰碳管中的H2S/CO2/CH4吸附量以及选择性。　　结果表明:三元体系中的H2S/CH4选择性在管径为0.783nm(CNT10，0)的纯碳管中最高，在羧基修饰的CNT(14_0_COOH)中选择性最高。另外，碳管中羧基的存在确实能提升沼气中H2S的脱除率。通过对体系压力和温度对最优孔径纯碳管以及羧基修饰碳管中H2S/CO2/CH4三元体系吸附分离的影响，研究发现H2S/CH4选择性对压力变化不敏感，并且H2S/CH4选择性在低压下稍高。而H2S/CH4吸附选择性变化对温度比较敏感。相比于变压吸附，工业上对于分离H2S/CO2/CH4三元体系更适用变温吸附。　　2、以沼气中H2O/CO2/CH4三元混合物为研究对象，探究杂质H2O的存在对沼气中CO2/CH4二元混合物分离的影响。　　结果表明:H2O的存在对纯碳管中CO2/CH4选择性的影响几乎可以忽略。更进一步探究H2O存在下，羧基修饰碳管对H2O/CO2/CH4三元体系中CO2/CH4选择性的影响，发现常温常压下CO2/CH4的选择性在CNT(16_0_COOH)中最高，远高于在纯碳管中的选择性。而且只有对碳管修饰一定程度的羧基官能团，CO2/CH4的选择性才有明显提升。在CNT(16_0)_r_8COOH)中，CO2/CH4的选择性对温度很敏感，选择性随温度的升高急剧下降。　　3、以烟道气中CO2/N2二元混合物为研究对象，研究了外部条件（CO2组成浓度，压力），空间效应（碳管管径），羧基官能团修饰对CO2，N2吸附量以及CO2/N2选择性的影响。　　结果表明:CO2/N2选择性在碳管CNT(12，0)中最高，且在该最优管径中，CO2组成浓度越高，CO2/N2吸附选择性越高。在纯碳管中，CO2/N2在高压下吸附选择性高，低压下选择性比较低。在羧基修饰碳管中，CO2在低压下吸附强，且亲水官能团羧基确实能提高CO2/N2的选择性。