木质纤维素生物质是一种储量丰富、价格低廉、清洁安全的可再生资源,可以转化为多种形式的高附加值产品。本文基于助水溶剂对甲苯磺酸（p-toluenesulfonic acid,p-Ts OH）对农林废弃物木质纤维素进行预处理,脱除其中的半纤维素和木质素,得到分级纯化的纤维素。对纯化纤维素的两个应用方向:生物乙醇转化及纳米纤维素制备技术进行了研究,为农林废弃物生物质资源的高值化应用提供理论依据。主要研究结果如下:（1）采用p-Ts OH耦合碱性过氧化氢（alkaline hydrogen peroxide,AHP）两步预处理芒草秆、小麦秸秆和杨木,经两步处理后,样品中半纤维素和木质素含量明显降低,纤维素含量明显提高,3种原料的木质素脱除率分别为97.01%、96.50%和94.01%,半纤维素脱除率分别为82.50%、84.21%和81.19%,纤维素保留率分别为87.97%、87.85%和90.53%。经过两步处理后,芒草秆、小麦秸秆和杨木的微观结构、傅立叶变换红外光谱、X-射线衍射图谱发生了明显变化,结晶度及保水值均明显增加。对p-Ts OH耦合AHP预处理的纯化纤维素进行酶解和乙醇发酵研究。当纤维素酶添加量为10 FPU/g、酶解24 h时,芒草秆、小麦秸秆和杨木的酶解率均超过95%。当底物质量浓度为130 g/L、纤维素酶添加量为10 FPU/g、发酵96 h时,p-Ts OH耦合AHP两步处理芒草秆、小麦秸秆和杨木同步糖化发酵的乙醇质量浓度分别为59.5、61.5和51.5g/L,乙醇产率分别为92.63%、90.07%和88.00%,高于分步糖化发酵工艺的乙醇质量浓度和乙醇产率。（2）以三种原料中p-Ts OH预处理效率较高的小麦秸秆纤维素为原料,采用酶辅助超声处理,通过控制酶解时间制得粒径大小可控的木质纤维素纳米纤丝（lignocellulosic nanofibrils,LCNF）。由原子力显微镜高度图像结果可知,随着酶水解时间从0延长至4 h,LCNF的平均纤维高度从15.48 nm下降到9.36 nm。此外,酶水解时间越长,结晶度和保水值也更高。将不同粒径的LCNF悬浮液进行真空抽滤-热压干燥,得到LCNF薄膜,研究了纳米纤维素的粒径对薄膜理化性质的影响。结果表明,随着LCNF粒径的降低,LCNF薄膜的透光率、水接触角和力学性能逐渐增加。（3）通过真空抽滤LCNF悬浮液制得木质纤维素纳米纤丝过滤膜（LCNF-FM）,表征结果表明,该过滤膜具有亲水性、保水性及相互交联的纳米纤维网络,平均孔径为30.2 nm,比表面积为1.2 m~2/g;研究了过滤膜对微生物菌体酵母菌、大肠杆菌、金黄色葡萄球菌及Ti O2纳米颗粒的过滤性能,结果表明该过滤膜可完全截留溶液中的微纳米粒子;将过滤膜用于红葡萄酒的过滤除菌,研究其对红葡萄酒中有效成分的影响,结果表明其对红葡萄酒中的乙醇保留率为98%,总糖、总酸的保留率为100%,总黄酮的保留率为84%。因此,这类过滤膜在水处理、食品、饮料、药品的净化方面具有良好的应用前景。