中文摘要：

本项目旨在研究变压吸附技术提浓煤层气中甲烷的核心难题-CH4/N2的分离。为解决炭分子筛存在N2动力学选择性与CH4优先吸附的矛盾；沸石具有N2平衡选择性但吸附容量低等问题，本项目采用煤矸石和沥青粉为原料设计合成具有N2动力学选择性和N2平衡选择性的新型沸石/炭分子筛复合材料。通过碳沉积对炭分子筛微孔孔口进行精细调控，使CH4扩散活化能增加，扩散速率降低，提高CH4/N2动力学分离效应；通过离子交换调变沸石孔口尺寸和静电作用，提高N2吸附选择性；通过表面改性，降低表面亲烃性，降低CH4吸附能力，实现CH4/N2的高效分离。研究CH4和N2的吸附/脱附动力学、热力学和穿透曲线，利用吸附模型拟合计算吸附热、活化能等参数；建立复合材料的制备条件-孔结构和表面性质-气体吸附/脱附和扩散行为-CH4/N2分离效果-甲烷回收率间的内在联系；阐明复合材料的分离机理；为变压吸附提浓甲烷的工业应用奠定基础。