几个世纪以来,人类利用化石燃料来满足不断增长的能源需求,但化石燃料的储量是有限的,因此寻找可再生能源迫在眉睫。生物质能源具有分布广、产量丰富、价格低等优点,但生物质能源的利用过程中还存在很多问题。特别是生物质体内含有大量的碱金属和碱土金属（AAEMs）,会导致经热解处理后生物油的得率和品质下降等一系列难题,因此去除生物质体内的AAEMs是实现高值化利用的关键。基于此,本文提出利用水热预处理的方法去除AAEMs,提高热解生物油的产率以及品质,重点开展了水热预处理对AAEMs的溶出以其对生物质理化结构和热解的影响等研究工作,主要研究内容及结论如下:探究桉木经水热预处理后反应温度,保温时间和水解液p H值三个因素对K⁺、Ca²⁺、Mg²⁺溶出率以及对后续热解产物的影响研究。结果表明,由于不同金属离子在植物体内的结合方式不同,其各个金属离子的溶出规律都各不相同。经初步的单因素研究中,在反应温度为170℃、保温时间为60min、水解液p H值为4.0时,其K⁺、Ca²⁺、Mg²⁺三种金属离子的总溶出率可达42.10%。在该工艺条件下进行固体剩余物表征,研究发现经水热预处理后去除AAEMs的桉木片表面干净平滑,其木质纤维的主要形貌保持不变并且使桉木木材中的纤维含量增高,提高了热解效率。通过热解产物分析,可知热解产物糖类物质的相对含量与其他预处理方式相比较,糖类物质的相对含量较高,可达42.39%。热解产物中不同碳原子数化合物主要集中在C6和C9之间,C6化合物的相对含量高达61.14%。基于水热预处理溶出AAEMs的单因素实验结果,通过响应面优化设计水热预处理去除AAEMs的工艺条件。以反应温度、保温时间和水解液p H值为响应因素,AAEMs总溶出率为响应值,建立AAEMs溶出率的二次多项式数学模型。结果表明,反应温度171.55℃、保温时间为59.25 min、水解液p H值为3.52的最佳工艺条件下,AAEMs总溶出率为47.41%。热解产物中糖组分的相对含量为60.74%,其中C6含量高达62.53%。建立桉木经水热预处理后溶出Ca²⁺的动力学模型,探讨保温时间、水解液p H值和反应温度这三个因素对反应速率常数的影响。由于在水热预处理过程中Ca²⁺的溶出是一个非稳态的过程,符合Fick第二定律,可知金属元素从植物细胞内的溶出主要受内扩散控制,构建的溶出动力学方程为: