1. 研究目的与意义（文献综述包含参考文献）

《国家”十三五”能源规划》提倡控制能源消费总量、大力发展清洁能源。作为新型清洁能源，生物甲烷路线理论捕集能耗仅为碳捕获和封存路线（ccs）的一半，且更具有减排能力^[1]。以有机污染物处理和生物能生产为目的的，厌氧发酵产生的生物沼气含有 50%～70% ch₄ 和 30%～50%co₂，还包括水蒸气、h₂s、n₂、h₂ 和其他气体^[2]。厌氧发酵技术作为一种既可以处理有机废弃物，又能回收能源的工程技术，越来越受到重视。沼气可净化提纯为生物甲烷或生物燃气，从而与现有的区域性乃至跨国的天然气管网并网；也可通过压缩制成车用燃气，用于驱动各类汽车以至火车^[3]。实验中沼气的生产一般采用60℃的温度和 0.1mpa 的压力。对生物沼气的分离纯化，是沼气纯化成高甲烷含量的天然气过程中的一个关键问题。

目前，用作co₂/ch₄的吸附材料的主要是微孔和中孔材料，可分为三大类：碳质吸附剂，多孔有机材料，沸石分子筛^[4]。沸石分子筛因为其分子的微观结构和分子的极性被用作气体分离材料。madison等人开展了巨正则蒙特卡罗（gcmc）模拟研究二氧化碳和n₂在两笼型硅沸石上的吸附行为，发现co₂ 的吸附由气体和吸附材料的库仑相互作用占主导，且可以通过表面改性可以增加co₂的吸收和气体选择性；mofs材料具有独特的结构特性：高比表面积（5000m²/g)、高孔隙体积（55-90％）、低密度（0.21~1.00g/cm³），可作为很好的co₂吸附剂^[5]；多孔纳米结构碳材料由于其独特的孔隙结构，成本低，重量轻、合成的原材料充足等优点，是非常有前途的吸附剂。

在多孔纳米碳材料中，活性炭是最广泛使用的吸附剂，它的作用主要来源于其庞大的微孔、中孔体积和由此产生的高比表面积。活性炭是人工合成的碳质吸附材料，人们通常通过在高温下热分解和活化形成。活性炭拥有与石墨类似的定型结构和无定型的结构，有良好的化学稳定性和机械性能，其几何结构经常表现为多孔分布，分布在几十纳米到几百纳米间，并且其价格相当便宜。有序介孔碳是一种独特的多孔碳，298 k、压力高达800torr下，其二氧化碳和甲烷的吸附平衡和吸附动力学显示二氧化碳和甲烷的吸附容量分别为2.39 mmol/g和0.53mmol/g。这表明其有潜在的co₂分离能力。规则的孔径分布和大的孔体积使有序介孔碳成为理想的气体分离和净化吸附剂^[6]。

2. 研究的基本内容、问题解决措施及方案

研究内容：

本课题将对co₂/ch₄在不同改性程度的碳纳米管中进行monte carlo计算，其中包括吸附量，吸附选择性，径向分布，轴向分布等性质的考察计算,另外对co₂/ch₄在不同改性程度的碳纳米管中的动力学过程进行计算，对该过程停留时间，径向分布，流量，扩散系数等进行考察。

研究手段：