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煤层气中CH4/N2的分离富集对贵州省充分利用现有能源和减少环境污染具有重要意义。吸附分离法是较适用于贵州低浓度煤层气CH4/N2分离富集的方法,吸附剂是该技术能否实现工业化的核心。活性炭具有丰富的孔隙结构、价格低廉、可循环利用等优点被认为是优质的吸附剂。CH4的分子动力学直径为0.382 nm,当吸附剂孔隙大小为吸附质分子1.3-3倍时最有利于吸附。要想提高活性炭对CH4的吸附量,吸附剂孔径应为分布在0.5-1.3 nm的微孔,且微孔容积尽可能大。但是,市面上活性炭存在孔道分布不均,微孔率低等问题,导致其对CH4的吸附性能较差。因此,非常有必要制备出孔径分布集中在微孔且微孔容积大的微孔碳材料。据此,本文以淀粉为碳源,通过水热碳化法、K2CO3活化法和离子活化法制备了一系列碳材料。利用N2吸附/脱附分析淀粉基碳材料的孔隙结构,FITR和Boehm滴定分析碳材料表面化学性质,利用固定床装置讨论碳材料对模拟煤层气（CH4 20%,N2 64%,O2 16%）中CH4的吸附分离性能,具体结果如下:研究了水热碳化制备工艺对碳材料（SACx）吸附性能的影响。研究结果表明:淀粉水热碳化比直接碳化制备出的碳材料具有窄的孔径分布和更优CH4吸附性能。随着水热时间和β淀粉酶量的增加,碳材料吸附性能呈先增后减趋势。在最佳工艺条件下（水热液浓度为10g/60m L、水热时间为10 h、β淀粉酶添加量为0.1 g）制备出的碳材料SAC10-10-0.1对模拟煤层气中CH4具有最高的单位吸附量,达到29.77 mL/g。研究了K2CO3活化水热炭中掺混方式和活化条件对制备的碳材料WACx吸附性能影响。研究结果表明:经K2CO3活化水热炭制备的碳材料比水热炭的比表面积和微孔容积提高了近1倍。经K2CO3活化后制备的碳材料对CH4吸附性能均有提升,活化时间和活化温度对制备碳材料吸附性能有一定的影响。在最佳工艺（球磨作用、活化温度为850℃、活化时间为1.5 h）下制备的碳材料WACk-1.5-850的微孔比表面积和微孔容积最大,分别为1596.19 m2/g和0.67 cm3/g。其对模拟煤层气中CH4具有最高的单位吸附量,达到49.17 mL/g。与未经K2CO3活化的水热炭WAC相比,吸附量提高了55.8%。研究了离子活化法中丙烯酸添加量和离子交换比对制备的碳材料Ax-WACk-y吸附性能的影响,研究结果表明,丙烯酸添加量和离子交换比例均对制备的碳材料吸附性能有影响。随着丙烯酸添加量离子交换比例的增加,Ax-WACk-y的微孔比表面积和微孔孔容呈先增后减趋势,在最佳工艺条件（丙烯酸浓度为6wt%,离子交换比例为3）下制备的碳材料A6-WACk-3的微孔比表面积和微孔容积最大,分别为1826.81 m2/g和0.77 cm3/g,其对对模拟煤层气中CH4具有最高的单位吸附量,达到63.12 mL/g。