我国属于农业大国,农业秸秆资源丰富,据统计我国每年的秸秆产量为9.84×10⁸ t。因此,发展以秸秆为原料的生物质精炼不仅可以使秸秆资源得到充分利用,而且还可以极大地缓解由秸秆焚烧所造成的环境污染问题。目前的秸秆生物质精炼亟需一种清洁高效的组分分离技术,而乙醇溶剂在生物质秸秆资源的清洁分离上具有广阔的前景。因此本课题以麦草为原料,通过引入催化剂和分级分离来解决乙醇溶剂法木素和半纤维素脱除效率低的问题,从而提高麦草组分的分离效果,实现组分的高效分离。主要研究如下:首先,对无催化条件下和CH₃COOH、MgCl₂、H₃PO₄和H₂SO₄催化条件下的麦草三大组分的分离效果进行研究,并对其分离后的粗纤维素和乙醇木素的形态和结构进行表征,然后利用扫描电镜和拉曼光谱成像对其分离过程中木素的溶出途径和机理进行探究。结果表明,在相同条件下,当H₃PO₄的浓度为0.02 mol/L时,其三大组分分离效果最佳,粗纤维素的得率为40.53%,木素和半纤维素的脱除率分别为80.99%和69.90%;在分离过程中,通过观察可以得到木素通过秸秆的表面和截面同时向外渗出,并且以颗粒状沉积在其纤维的表面;细胞角隅和胞间层的木素在乙醇溶剂的作用下,其木素浓度有明显的下降;不同催化剂的添加对乙醇木素官能团结构并没有显著的影响;不同催化条件下粗纤维素的晶型不会发生改变,H₃PO₄催化所得粗纤维素的结晶度最大,为61.50%。其次,在上述基础上,引入H₂O₂组成双组分催化体系。对比双组分催化体系CH₃COOH/H₂O₂、MgCl₂/H₂O₂和H₃PO₄/H₂O₂对麦草组分的分离效果。可以得到,H₃PO₄/H₂O₂催化效果最好,粗纤维素的得率为44.73%,木素和半纤维素的脱除率分别为88.64%和68.99%;与单一H₃PO₄催化相比,木素脱除率提高了9.45%,半纤维素的脱除保持在一个较高的水平。采用响应面法对H₃PO₄/H₂O₂催化条件下麦草木素分离效果进行优化。可以得到,当温度190°C、时间70 min、乙醇浓度60%和固液比1:12时,所得麦草木素的最大脱除率为97.33%。最后,对麦草组分水热-乙醇耦合的定向分离工艺进行了初步的研究,利用水热法优先去除麦草中的半纤维素组分,然后使用CH₃COOH催化的乙醇溶剂分离纤维素和木素组分。通过单独乙醇溶剂和水热-乙醇溶剂耦合两种分离方式在分离效果、木素迁移和在纤维沉积规律、分离产物的形态和结构等方面的对比研究。可以得到,两种处理方式均能使麦草纤维解离;虽然水热-乙醇溶剂耦合分离大大提高了半纤维素的脱除效果,从49.10%增加到92.20%,但是其木素的脱除率有明显的下降,从83.30%减少到37.10%;通过扫描电镜和原子力显微镜的观察发现,单独乙醇溶剂分离所得粗纤维表面的木素以颗粒状富集,而水热-乙醇溶剂分离所得粗纤维表面的木素呈片状包覆在其表面,这是因为水热处理过程使木素向表面迁移并以颗粒状沉积在纤维的表面,后续的乙醇溶剂处理不能有效的脱除这一部分的木素,而是木素熔融后以片状包覆在纤维的表面,从而造成乙醇木素得率偏低,木素在表面的片状包覆也造成了其所得粗纤维表面孔隙的堵塞,从而使其比表面积下降;两种分离方式下粗纤维素的晶型并没有发生变化,均为I型;所得乙醇木素的官能团结构基本一致,没有发生显著变化。综上,通过引入催化剂可以显著提高麦草木素和半纤维素的脱除效果,有利于麦草生物质的解离,有效的提升乙醇溶剂的分离效率,对木质纤维生物质的高值化利用具有积极的意义。