SO2气体给人类居住地造成了非常多的危害和灾难,其主要来源是燃烧排放的烟气,对烟气进行脱硫处理是改善生态环境一种经济而现实的可行方法。现有的烟气脱硫技术存在脱硫材料吸收率较差,脱硫系统效能较低的问题,如何改善脱硫工艺以及寻求新型环保的脱硫剂具有重要的研究意义。因此,本课题基于多尺度的方法模拟活性炭物理吸附SO2的吸附过程,旨在从较小尺度较高精度的模拟得到较大尺度较低精度模拟所需要的参数,从而建立更为准确的多孔介质流动和传值模型,实现从微观到宏观对体系的性质进行全系统的研究。采用随机结构模型构建了活性炭结构,利用巨正则蒙特卡洛法模拟了不同温度下边缘功能化的活性炭对SO2的物理吸附行为。结果表明,酸性含氧基团和碱性含氮基团都会促进活性炭对SO2的物理吸附,且边缘功能化会使活性炭的有效孔体积和孔径增大,但会降低活性炭的可及表面积。进一步,本文利用能量分解的方法分析了修饰官能团影响物理吸附机制的原因,认为边缘功能化对于吸附剂分子的范德华势影响有限,并不能改变范德华势的分布特性;针对静电力的研究发现边缘功能化促进了吸附剂表面电子分布的不均匀性,增强了吸附剂的极性,从而提高了对SO2的吸附能力。本文利用过渡态理论计算了吸附速率常数以及脱附速率常数,提供了孔隙尺度模拟吸附过程中所需的参数。本文通过四参数随机生成法构造了具有不同孔隙率的模型,探究了气体入口速度、多孔材料孔隙率等因素对脱硫效率的影响机制。结果表明,对于不同孔隙率的多孔介质,主要影响的有两点因素,其一是吸附剂颗粒总数,其二是吸附质的扩散能力。只有这两点因素都处于合理的范围之内时,才会得到良好的吸附氛围,最终达到改善吸附过程的目的。入口速度对多孔介质的传质能力与吸附效率的影响相对较小,过高或者过低的入口速度会稍微降低系统的舍伍德数;探讨了入口速度影响吸附性能的机制,认为过低的气体速度会造成气体扩散能力不足,导致颗粒间平均浓度太小,而过大的气体速度会造成气体停留时间太短,导致传质能力降低。