活性炭是一类以碳元素为主的无机多孔材料,由石墨微晶为基础的无定型结构碳组成。活性炭因具有丰富的含氧官能团,高比表面积和微孔含量,可调孔径和稳定的化学性质而广泛的应用于气体吸附方面。由于煤层气中CH₄和N₂因物理化学性质相似,二者的分离一直是气体吸附领域的难点。制备具有高效CH₄/N₂吸附分离性能的吸附剂是解决这一问题的关键。本文采用化学活化法,以沥青为主要碳源,掺入山楂树枝、聚丙烯酰胺和三聚氰胺以调节沥青基活性炭的孔结构和表面性质,进而提高其CH₄/N₂吸附分离性能。系统考察了碳源组成、活化温度及碳源与活化剂的比例对沥青基活性炭孔结构、表面性质及CH₄/N₂吸附分离性能的影响。采用红外光谱、元素分析、扫描电镜、273 K-CO₂吸附及77 K氮气吸附/脱附等表征手段表征活性炭的表面性质和孔结构。具体内容和结论如下:（1）以沥青为碳源,KOH为活化剂,采用化学活化法制备沥青基活性炭,通过研究沥青与KOH的比例和活化时间对沥青基活性炭表面性质、孔结构及CH₄/N₂吸附分离性能的影响。结果表明,沥青基活性炭主要是以微孔为主,并且随着KOH含量的增加及活化温度的升高,活性炭的比表面积和微孔含量增加,表面含氧官能团的含量降低,CH₄和N₂的吸附量升高,CH₄/N₂分离比下降。活性炭微孔体积尤其是1.1 nm以下的微孔体积增加有利于活性炭对CH₄和N₂的吸附量的增加,活性炭的表面氧含量和V_{0.45 nm-0.57 nm}增加有利于CH₄/N₂分离比的提高。当沥青与KOH的比例为2:1,活化温度为700℃时,在298 K和100 kPa的条件下活性炭对CH₄吸附量达到29.0 cm³/g,分离比为3.4。（2）选择山楂树枝为植物类碳源与沥青混合,KOH为活化剂,制备混合碳源型活性炭,考察混合碳源的比例对活性炭孔结构及CH₄/N₂吸附分离性能的影响,并且对比混合碳源活性炭与单一碳源活性炭的区别。结果表明,当沥青与山楂树枝的比例为1:1,活性炭的比表面积和微孔体积达到最大值。比较沥青掺入山楂树枝活性炭和单一碳源活性炭,混合型活性炭的比表面积、微孔含量均高,表面官能团的含量略高于单一碳源活性炭,并且其对CH₄/N₂吸附分离效果较好,在298 K和100 kPa的条件下CH₄提高到吸附量35.1 cm³/g,CH₄/N₂分离比达到3.5。（3）采用有机碳源聚丙烯酰胺和三聚氰胺与沥青混合,利用化学活化法制备混合型活性炭。考察有机碳源比例对活性炭表面性质、孔结构及CH₄/N₂吸附分离性能的影响。当活化温度为600℃时,沥青掺入有机碳源制备的活性炭对CH₄和N₂吸附量随着V_{0.45nm-1.00nm}上升而上升,CH₄/N₂吸附分离比与V_{0.45 nm-0.57 nm}/V_{0.45 nm-1.00 nm}增加而增大。当沥青与三聚氰胺的比例为3:1时,活性炭具有较高的CH₄吸附量和CH₄/N₂分离比,分别为19.8 cm³/g和3.9。