能源枯竭和环境污染等问题已引起了各国政府与科研人员高度重视,因此环境友好、可持续的生物质能源的研究与利用逐渐成为研究热点。木质纤维原料在蒸煮前的热水预水解处理过程中会使半纤维素和木素剥离,产生富含糖类、木素及其降解产物的预水解液。预水解液中的糖类和木素可用于生产高附加值产品,但其组分复杂严重阻碍了其生产与利用。因此,开展预水解液分离与纯化的基础研究工作具有重要意义。超滤技术是分离纯化木质纤维素预水解液中有机组分的有效方法,然而在超滤过程中,膜通量往往会随着超滤的进行而不断下降,这极大的限制了超滤技术在实际生产中的应用。为此,本文对预水解液超滤过程中膜通量衰减的主要影响因素进行了研究。通过绘制并比较四种不同截留分子量(MWCO)超滤膜的通量衰减曲线,发现:1k Da、3k Da、5k Da和10k Da四种膜的初始通量分别为1.73L/m~2h、1.80 L/m~2h、3.69 L/m~2h和5.84 L/m~2h,在相同的超滤时间下MWCO更大的10k Da超滤膜展示出对预水解液更强的超滤能力,但其通量衰减速度更快。在10 k Da膜的超滤工艺基础上,将常规超滤工艺进行优化改进,并研究了滞留液浓度、电荷密度和膜污染等主要因素对膜通量的独立影响。结果表明:导致超滤初期通量下降的主要影响因素是膜污染,其次是电荷和浓度的影响。与后两个因素相比,膜污染对膜通量的影响表现出更为规律的行为,表现为膜通量与运行时间呈良好的线性关系。阻力分析的结果表明,超滤膜的表面污染比内部污染对通量下降的影响更为明显,10k Da超滤后期,膜孔窄化与堵塞所引起的阻力占总阻力的11.15%,而膜表面的滤饼层与浓差极化占总阻力的81.33%。为提高膜通量进而提高预水解液超滤效率,采用酸化及絮凝的方法对预水解液进行了预先处理。研究发现:对酸处理离心去除溶出木素的预水解液进行超滤,超滤速度发生下降且p H越低通量越低,p H为3.5、3、2.5、2、1.5时初始通量分别降低到了5.45 L/m~2h、4.93 L/m~2h、4.28 L/m~2h、4.02 L/m~2h、3.63 L/m~2h。这是因为酸化后的预水解液中大分子有机物形成了小分子量的溶质,引起了严重的膜孔堵塞。利用聚环氧乙烯(PEO)和聚二甲基二烯丙基氯化铵(PDADMAC)对酸化后预水解液进行了絮凝解决了这一问题,当使用PEO为絮凝剂时初始通量能够达到18.56 L/m~2h,使用PDADMAC时初始通量能够达到15.57 L/m~2h。用50 ppm的PEO絮凝后,再结合超滤联合处理工艺,使透过液中的木素去除率达到了66.62%,糖分的保留率高达75.77%;利用PDADMAC对水解液进行处理后,木素的分离率较PEO有所提高,但糖类保留率下降,例如同为50 ppm,木素分离率为74.73%,糖分的保留率为56.36%。以预水解液超滤产生的滞留液为碳源,尿素为氮源,通过一步水热法制备出了粒径均一,平均尺寸为3.15nm,拥有优异荧光性能的N掺杂碳纳米点。以透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射仪(XRD)、X射线光电子衍射仪(XPS)、拉曼光谱(Raman spectra)以及傅里叶变换红外光谱(FTIR)等手段对碳纳米点进行了形貌与结构分析。对N掺杂碳纳米点的光学性能进行了探究,结果表明碳纳米点的荧光强度在激发波长为390 nm时达到最高值,发射波长为474 nm,量子产率为21.2%且具有激发依赖性,荧光寿命衰变曲线拟合符合双指数曲线,平均寿命为2.4ns,在3.87至10.86的p H内荧光强度波动在19%以内。