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沼气是一种可再生的生物质能源,其推广应用对缓解我国日益严峻的资源和能源短缺问题,保护我国大气环境,具有重要的作用。但沼气中CH4的含量通常只有50～70%,而CO2、H2S等杂质的含量约为40%,导致沼气的利用率较低,并对设备造成一定的腐蚀。因此,采用分离纯化技术,提高沼气中CH4的含量,对提高沼气的利用效率,扩大其应用范围具有重要意义。目前,沼气分离提纯的工艺主要有物理吸附法、化学吸收法、压力水洗法、低温分离法和膜分离法等。其中,物理吸附法由于其低能耗、工艺流程简单、吸附剂可再生利用等优点,已在CO2/CH4分离中获得了实际应用。吸附材料是变压吸附(PSA)技术的核心,如何获得一种吸附容量大、吸附选择性高、再生性能好、成本较低的吸附材料,成为PSA技术分离提纯沼气的关键技术。本研究以农业固体废物大豆秸秆为原料,首先,以ZnCl2为赋活剂,通过炭化、赋活和热处理技术,获得性能稳定的大豆秸秆基活性炭,并以该活性炭为前躯体,以甲烷为碳源,采用化学气体沉积技术,对大豆秸秆基活性炭的孔径大小进行调节,获得一种分离效率高的炭分子筛吸附材料,实验结果表明,所制备的大豆秸秆基炭分子筛对CO2/CH4气体的最大分离率高达18.25,远远高于工业化最低要求值3.0；但其CO2的吸附容量却从6.98 mmol·g-1降低到3.78 mmol·g-1。为此,本研究接着采用CO2赋活法,通过炭化-赋活过程实现一步有序造孔,制备了孔径较为均一的大豆秸秆基活性炭,该活性炭对CO2/CH4的吸附分离率为3.60,CO2的吸附容量高达5.31 mmol·g-1;最后,为同时提高材料的CO2吸附容量和CO2/CH4的吸附分离选择性,本研究还以ZnCl2赋活的活性炭为载体,与聚乙烯亚胺进行复合,制备了一种大豆秸秆基活性炭/PEI复合吸附材料。实验结果表明,当ZnCl2浸渍比为1.0时,所制备的活性炭具有层级孔结构,有利于PEI的负载和一定残余孔道的保持。其中,PEI/AC为0.2的复合吸附材料,其CO2/CH4的吸附选择性系数达到5.83,且CO2的饱和吸附量持有7.83 mmol·g-1,同时具有较好的再生性能,有望成为一种高效率、可再生利用的PSA吸附材料。