我国现有14个芦苇主产区,芦苇年总产量约4550万吨。芦苇是湿地植物,对河流、湖泊的水质净化起到重要作用,但收获的芦苇若处理不当,会对周围环境造成污染。芦苇中纤维素、半纤维素的含量分别高达40%、30%以上,是一种优良的生物质原料。近年来,随着纤维素乙醇酶解等关键技术的突破,利用各种廉价易得的纤维素原料生产乙醇的技术越来越受到关注。本文以富含纤维素和半纤维素的芦苇为原料,提出了芦苇亚临界水热自催化及多种有机酸协同催化预处理工艺,在有效提高芦苇生物利用效率的同时,解决纤维素原料制备生物乙醇过程需要外加酸或碱,废液生化处理困难等行业难题。首先,本论文探究了芦苇亚临界水热自催化预处理工艺,通过将芦苇水热预处理液多次循环回用,实现预处理液中自产酸的累积,强化了自催化效果,降低了反应温度,缩短了反应时间,减缓了还原糖二次降解。通过实验得出了芦苇亚临界水热自催化适宜的工艺条件:反应温度200°C、反应时间60 min、溶剂混酸浓度1.159 wt%,对应五碳糖收率71.02%,纤维素损失率及副产物乳酸、醋酸、糠醛、HMF的生成量也在较低范围,是一种绿色、环保、节能的木质纤维素预处理工艺。首次探究了多种有机酸在催化芦苇降解产生五碳糖过程中的协同作用。考察了单一醋酸、单一乳酸及多酸(醋酸和乳酸按不同比例混合)对五碳糖收率、葡萄糖收率,以及糠醛、HMF等副产物生成量的影响,确定了多酸协同催化适宜的条件区域。并采用中心组合设计方法,建立了多因子优化模型,得到了芦苇原料多酸协同催化制备五碳糖工艺优化条件:乳酸浓度1.29 wt%,醋酸浓度1.71wt%,温度197°C,时间67 min,得到五碳糖收率为93.83%。实验结果还表明:多酸协同催化能有效提高五碳糖收率,并抑制糠醛、HMF等抑制物的生成,是一种较理想的预处理工艺。发现了芦苇预处理过程中乳酸的产生,并关注了由于含酸预处理液回用,引起累积的乳酸与其他自产酸产生的协同催化作用。首次提出了由木糖降解生成乳酸的途径及机理,并通过不同催化条件下木糖分解反应实验研究,获得了相应的反应动力学模型,对比分析反应速率常数,发现多酸协同催化能有效抑制木糖进一步降解为糠醛等抑制物,进一步验证说明了多酸具有协同催化作用。