生物质快速热裂解所得粗生物油由于具有含氧量高、热值低、腐蚀强等特点,需要进一步提质改性才能作为高品位动力燃料应用。然而生物油组成复杂,单一的提质手段不能实现生物油中所有化合物的高效转化,且其中的大分子化合物容易导致催化剂的快速失活和反应器堵塞等问题。对生物油进行高效分离,将适合同一改性技术的族类化合物富集在一种馏分中,将能有效解决这些问题,同时可从生物油中提取高附加值化学品。目前两种主流的生物油分级改性工艺主要分为基于水萃取和基于分子蒸馏分离两种路径。本文主要针对这两种工艺的前期分离方案进行进一步优化,以实现生物油族类组分的合理富集和高附加值化学品的协同提取。生物油水溶相中的小分子化合物具有较高的反应活性,但其中的糖类容易结焦。本文采用五种不同极性溶剂对生物油水溶相依次洗脱,并引入气相色谱技术辅助监测,将出峰相似的洗脱液合并,最终获得11种不同族类富集组分。随后分别针对富含苯二酚和糖类的组分进行进一步纯化,通过pH控制调节法获得相对含量高达62.81%的儿茶酚组分,而糖类化合物中的大部分酚类等杂质则通过活性炭和硅藻土负载层析除去。生物油水不溶相中主要富含单酚类和酚类聚合物(热解木质素),采用酸碱溶液和溶剂萃取相结合的方法对生物油水不溶相进行分级分离。反应萃取得到富含94.35%的单酚类组分,其中愈创木酚类物质的相对含量高达48.27%。分离所得不同活性的热解木质素具有相似的愈创木基和紫丁香基结构单元,高分子热解木质素中分子量在1000以上的聚合物占据主导地位,低分子热解木质素则含有更多的活泼酚羟基。利用分子蒸馏技术实现了生物油中不同族类化合物在不同馏分中的初步富集。针对不同馏分的特性,采用适宜的分离方法对各馏分进一步分级分离。轻质馏分中富含水和活泼小分子化合物,采用水溶性较差的溶剂对其进行萃取,发现正丁醇对轻质馏分中的有机物具有较好的萃取效果,可获得适用于后续直接酯化的萃取液。除大分子热解木质素外,中质馏分的化学组分与原油相似,通过采用不同极性溶剂层析分离和气相色谱辅助监测,分别获得了相对含量高达88.49%的单酚类组分以及富含环酮类物质的组分。单酚类、糖类和热解木质素主要残留在重质馏分中,导致其后续利用困难。根据这几种族类化合物的特性,开发了一种结合萃取、热处理、层析等多种技术耦合的新型分级分离方法。通过采用甲醇-水提取法将不同活性的热解木质素从重质馏分中优先分离出来,表征结果显示这种方法所得热解木质素与水提取法所得热解木质素元素组成相似,结构单元包含醚化和非醚化的紫丁香基型与愈创木基型,但这三种热解木质素在分子量、侧链官能团、单元间连接键等特征上存在较大的差异。甲醇-水提低分子热解木质素主要为3-5聚物,羰基结构占到0.14/Ar,具有较强的反应活性。三种热解木质素中基本单元的连接键类型均包含松脂醇p-β,型环醚键,而甲醇-水提低分子热解木质素烷基醚键含量最为丰富。三种热解木质素的快速热裂解产物含有73-78%的酚类化合物,但甲醇-水提低分子热解木质素的残炭率最低。萃取法可将单酚类化合物从脱除热解木质素后的重质馏分水溶液中提取出来,获得富含70.90%单酚类化合物组分。热处理法以及氧化硅和中性氧化铝吸附剂可以进一步对残余的杂质进行脱除,最终获得回收率为29.65wt%的富糖类组分。利用乙醇沉淀法对合并糖组分分离得到的乙醇可溶物和乙醇不溶物中均含有左旋葡聚糖、木糖、葡萄糖等单糖,但乙醇不溶物中还包含少量纤维二糖。几种单糖的最终回收率可达75～86%。