生物质三组分（纤维素、半纤维素、木质素）的定向拆解是生物质绿色高效利用的基础。本文从纤维素优先和木质素优先利用策略出发,通过梯度酸沉、仿生催化等方法,系统研究了生物质残余木质素成分结构与拆解分离策略,揭示了木质素拆解机理,开发了两种木质素改性缓释肥料,为构建生物质绿色全量循环利用模式奠定了良好基础。主要结果为:（1）纤维素优先残余木质素定向拆解。木质素的多相特性,特别是分子量和官能团的特性,对木质素有效转化为有价值的产物提出了挑战。本文对纤维素优先生物发酵残余木质素进行定向拆解分离,并进行了系统的定性定量结构解析。以蔗渣纤维乙醇发酵残余物为原料,采用快速碱溶和梯度酸沉法获得不同pH木质素,采用凝胶渗透色谱（GPC）、13C NMR、31P NMR和HSQC NMR定量分析结合FTIR、TGA、DSC等现代分析测试技术对不同pH值的木质素进行解构分析。GPC结果表明,随着pH的减小,木质素的分子量逐渐降低。定量核磁分析结果表明,pH 9.0时析出的木质素具有单元间最高比率的β-O-4醚键,pH为5.0时木质素的产率最高,并有较高的脂肪羟基和酚羟基。pH3.0及以下的木质素沉淀主要为单体或二聚体。研究表明,梯度酸沉法是一种方便有效的木质素定向拆解分离方法,为定制不同的木质素结构以提高其加工价值（如改性、聚合、解聚等肥料化、功能材料化、平台化合物化的高值利用）指明了方向。（2）木质素优先定向分离与仿生催化降解。以纸类城市固废物为原料,采用木质素优先策略进行处理,针对前期研究中芬顿试剂的催化工艺苛刻处理条件（220℃以上,超临界）不足,本文以过硫酸钠替代H2O2,与亚铁离子结合为仿生催化剂,仿自然界中锰过氧化酶作用机制,定向氧化催化降解木质素,并进行纤维酶解糖化。结果表明,该工艺处理后木质素被定向分离,降解为低分子芳香族化合物,固体残留物中碳水化合物含量显著增加,由75.63%增加到87.86%,纤维酶解糖化率达到85.44%。该工艺避免了复杂而苛刻的前处理工艺,处理温度降至140℃以下,提高了碳水化合物糖化发酵过程的反应器容积利用率,减少糖化用酶量,并增加了木质素的附加值。（3）基于木质素模型化合物研究木质素仿生催化降解机理。成功制备了1-（3,4-二甲氧基苯基）-2-（2-甲氧基苯氧基）-1,3-丙二醇,1-（4-羟基-3-甲氧基苯基）-2-（2-甲氧基苯氧基）-1,3-二醇等木质素模型化合物。以木质素模型化合物为研究对象,利用过硫酸盐催化剂,在温和的反应条件下,将其定向解聚成低分子量芳香族化合物。结果表明,与过氧化氢仿生催化剂相比,氧化力较高的过硫酸盐催化剂可显著降低对苛刻反应条件的需求。过硫酸盐与过渡金属结合,在温和的反应条件（小于100℃,1atm）下,99%的木质素二聚体定向解聚为单体。Gibbs自由能计算表明,β-O-4键和Cα-Cβ键对过硫酸盐自由基的激活能垒均低于过氧化氢。同时提出了五元环反应机理,即硫酸根自由基阴离子（SO4-·）与木质素形成五元环过渡态而促使β-O-4键断裂,为过硫酸钠仿生催化剂处理生物质和木质素高值化利用提供了理论基础。（4）生物质残余木质素肥料功能化利用。根据前述研究结果,纤维素优先发酵残余木质素可作为优良的缓释肥原料,通过对其简易改性/复合,成功制备了包膜型和载体型两种缓释肥。以残余木质素、聚乙烯醇（PVA）为原料,甲醛为交联剂,通过醚化反应,采用流延法制备残余木质素-PVA交联膜。同时,分析交联反应条件对交联膜光学性能和吸水率的影响,采用FTIR、SEM、热粘拉力试验仪对交联膜进行表征。交联膜液通过包膜法制备尿素包膜缓释肥料并测定其在静水中的缓释效果,并探讨了缓释肥料的释放机理。通过CTAB和OTAC插层改性钠基蒙脱土,蒙脱土层间距明显增大（达到4.12nm）且层间距非常均一,成功制备了有机蒙脱土,有利于与高聚物复合。以残余木质素、海藻酸钠、有机蒙脱土、壳聚糖为原料,开发了纤维乙醇残余木质素载体型缓释肥料,通过均匀实验,得出最优制备工艺条件,总氮含量达40%以上。通过包模型缓释肥盆栽试验,综合评价株高、叶绿素含量、POD活性、根活力、土壤脲酶活性、微生物多样性等用肥效果,表明缓释肥料相对普通肥更有利于植物生长,其肥效期大于普通肥料,能更好地加强植物的代谢能力,对养分利用率有显著的提升作用,建立了生物质绿色全量利用模式。