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在当前化石资源紧张和能源需求增长之间的矛盾日益突出的背景下,纤维素乙醇被认为是缓解能源紧张的最有效途径之一。纤维素乙醇的生产以木质纤维素为原料,在这个过程中会产生大量的发酵残余物。发酵残余物中含有较多的纤维素和木素,木素可以提取出来生产木素衍生物产品,但是如何利用纤维素来生产高附加值产品,是一个值得研究的课题。本论文首先通过合适的分离和提纯条件从玉米芯发酵乙醇残余物中分离出高纯度的纤维素,然后通过羧甲基化预处理和高压均质作用制备出纳米纤维素,并将纳米纤维素加入到纸张抄造中,探究对纸张性能的影响。首先,以纤维素白度为指标,确定了碱处理和漂白处理的条件,并对原料分离和提纯前后的样品从外观颜色、微观形貌和化学成分等方面进行了分析。经分离和提纯处理后,纤维素含量可以达到81.24%,木素基本被脱除干净。其次,探究了羧甲基化反应中碱用量和醚化剂用量对取代度(DS)的影响,以及DS对机械作用后纤维素产品的Zeta电位、粒径、纳米组分得率、粘度和透明度等性能的影响。结果表明,DS越大,纤维素产品悬浮液的Zeta电位越高、粘度越大、透明度越高;另外,一定程度的羧甲基化能促进纤维在机械过程中的微细化进程,但DS超过一定值的纤维素纤维会在机械作用下变成水溶性的,因此确定纤维素的DS为0.1左右最为合适。再次,分析了原料从原始状态到纳米纤维素过程中纤维形貌、结晶度和热稳定性的变化。结果表明,DS约为0.1的纤维素纤维在高压70MPa下循环均质10次后,制得的纳米纤维素的直径为5～20nm,长度为100～300nm;纳米纤维素制备过程中的羧甲基化处理会降低纤维素的结晶度和热稳定性,纳米纤维素的结晶度为61.9%,初始分解温度为250℃,分解速率最大时的温度为320℃。最后,将纳米纤维素单组分或PAE/纳米纤维素双组分加入到纸张中,并与同条件下制备的木浆纳米纤维素作对比,探究对纸张性能的影响。结果表明,PAE/纳米纤维素双组分对纸张增强效果比纳米纤维素单组分好。单组分木浆纳米纤维素对纸张增强效果比发酵残余物纳米纤维素好,双组分PAE/残余物纳米纤维素体系对纸张性能的增强效果比PAE/木浆纳米纤维素体系好。在PAE用量0.5%、残余物纳米纤维素用量5%时,纸张的抗张、耐破和撕裂指数分别比原纸增加了88.0%、179.4%和 59.2%。