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随着我国国民经济的发展,以及国家对于环保的重视,我国对于清洁能源天然气的需求量不断激增。煤层气作为非常规天然气资源,大力的开发利于环保和经济发展,潜力巨大。每年我国有着180亿m3纯CH4通过矿井瓦斯放空,浪费极大。因此,如何从煤矿瓦斯中吸附分离富集甲烷成为了世界各产煤大国共同关心的前沿热点问题。本文主要致力于变压吸附煤层气富集甲烷特种活性炭吸附剂的制备及表面改性的基础性研究工作。主要成果如下:1、以玉米芯为原料,制备出高比表面积的生物质基活性炭,适宜于煤层气CH4的吸附分离富集。采用单因素分析法得到了最佳的制备工艺:以干玉米芯为原料,在管式炉内升温至450℃并恒温炭化30min得炭化料;炭化料在KOH碱碳比为4:1,活化温度850℃,活化时间1h得活性炭。此工艺条件下制备的生物质基活性炭比表面积为1583.14m2/g,微孔率为75.4%,分离系数为3.2,常压下CH4饱和吸附量为16.15mL/g。但该制备工艺的缺点是活性炭收率较低。2、成功制备玉米芯-太西煤复合活性炭并优化了制备条件。玉米芯炭化料与太西煤活性炭质量比为1:1均匀混合,400℃预活化1h,850℃活化1h制得复合活性炭。该复合活性炭比表面积1771.9 rm2/g,微孔率56.8%,常压下CH4动态吸附量为12.98 mL/g,分离系数2.68,CH4常压下动态穿透时间为82s。对比太西煤基活性炭,复合活性炭性能显著提高。3、对所制备生物质活性炭和复合活性炭进行掺氮改性,增强活性炭表面非极性,进而提升活性炭对于煤层气CH4/N2吸附分离性能。优化后的改性条件为活性炭/双氰胺质量比8:1,水热法负载,氮气保护下管式炉中500℃反应2h。改性玉米芯活性炭常压下甲烷饱和吸附量为19.95mL/g,分离系数2.24,穿透时间为126s;改性复合活性炭常压下甲烷动态吸附量为14.56mL/g,分离系数1.87,穿透时间为92s。