我国森林资源匮乏，非木材纤维原料，尤其是稻麦草等草类纤维长期以来一直是我国重要的制浆造纸原料之一。但是，草类纤维原料用于制浆造纸存在规模小、质量低以及环境污染严重等问题。随着我国环境保护力度的加强，草浆制浆造纸企业，尤其是中小型企业面临着严峻挑战。近年来，面对全球的资源短缺与能源危机，生物质能源以其可再生性和环保性而越来越受到研究者的重视，生物质精炼技术也有了长足发展。生物质精炼技术应用于制浆造纸为制浆造纸企业的转型升级提供了新的契机。制浆造纸行业作为木质生物质资源的主要利用途径之一，通过发展生物质精炼可以将传统的化学浆厂转变为“林浆纸-生物质精炼联合加工厂”（Integrated Forest Products Biorefinery，IFBR企业），这样除了生产纸浆以外，还可以利用从制浆废液或者预抽提液中提取的半纤维素、木素等生物质成分，通过进一步转化，用来生产高附加值的生物质产品。这对于植物纤维资源的高效利用、环境保护以及提高制浆造纸产业的经济效益都具有现实和长远的意义。本课题研究了麦草碱法制浆前的热水预抽提反应过程，探讨了抽提温度、反应时间、液比等因素对热水预抽提的影响。通过正交实验极差分析，得出对预抽提后麦草得率影响最大的因素依次为：抽提温度、反应时间和液比。随着抽提温度升高，反应时间延长，麦草得率下降明显。实验结果表明抽提温度不宜超过150℃，如果抽提温度过高，会造成麦草得率的严重损失。对抽提液中固形物含量和酸溶木素含量影响最大的因素依次为：抽提温度、液比和反应时间。当液比增大时，固形物含量和酸溶木素含量均有所降低。但是，液比过大时，会降低抽提液的pH值，这不仅影响半纤维素等的溶出，也增加了用水成本。研究了热水预抽提对麦草烧碱-蒽醌法（NaOH-AQ）制浆的影响。将热水预抽提后的麦草与未抽提的原料麦草在相同的反应条件下进行了NaOH-AQ法制浆，探讨了热水预抽提对制浆后浆料性能的影响。热水预抽提后麦草的NaOH-AQ法制浆结果表明：预抽提后麦草的蒸煮脱木素率提高，卡伯值下降，粘度略有降低，浆料得率有不同程度的下降。通过正交实验极差分析，得出对蒸煮后纸浆卡伯值和纸浆得率影响最大的因素依次为：抽提最高温度、用碱量和保温时间。在本实验条件下，较佳的热水预抽提工艺条件为：抽提最高温度140℃，升温时间30min，保温时间60min，液比1:10；后续NaOH-AQ法蒸煮的较佳工艺条件为：用碱量12%（以NaOH计），蒸煮最高温度155℃，升温时间90min，保温时间30min，液比1:5。研究了热水预抽提对麦草碱性化学机械法制浆的影响。在不同温度条件下，对麦草进行热水预抽提处理，预抽提后的麦草与未抽提的原料麦草在相同条件下制备碱性化学机械浆（CMP）。实验结果表明：经过热水预抽提后，麦草CMP的抗张强度、撕裂度和耐破度均有一定程度的提高，碱浸渍段的用碱量降低，打浆能耗降低。但是，纸浆得率均有不同程度的下降。简要分析了热水预抽提工艺的原理；通过傅里叶红外光谱（FT-IR）和热重分析（TGA）等对热水预抽提液和抽提后麦草的碱法蒸煮黑液的物化性能进行了表征。热水预抽提破坏了半纤维素上的乙酰基、糠醛酸取代物等，生成了乙酸和其它有机酸，这有助于打破植物纤维原料细胞壁上的醚键连接，对低聚糖的形成和去除起到了催化作用。另外，在酸性环境下，植物纤维中的半纤维素部分溶出，破坏了木素-碳水化合物复合体（LCC）结构，这也有助于提高木素的反应活性，加快脱木素速率。