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纤维乙醇作为第二代生物能源的代表，己成为科研和生产的热点，其主要工艺过程包括:木质纤维素预处理、纤维素酶解、发酵生产乙醇、产物浓缩和提纯。其中预处理过程的能耗占整个过程能耗的40％;由于产物抑制作用及发酵液中其他发酵抑制物的影响，纤维乙醇发酵液中终产物浓度只有5％～8％，直接进行蒸馏提取能耗巨大，是纤维乙醇生产放大的主要瓶颈之一。因此，要实现纤维乙醇的低能耗生产，要从预处理和渗透汽化过程入手。 本论文的主要研究内容如下: (1).介绍了一种新的玉米秸秆预处理手段:螺杆造压爆破预处理法;建立了系统性的评估预处理手段的方法，将其与蒸汽爆破预处理法进行比较。结果表明螺杆造压爆破和蒸汽爆破预处理方法都可有效去除半纤维素，都只去除了部分的木质素;相对于未处理原料都大幅提高了纤维素酶的可及度和酶解效率;蒸爆处理后产生了较多的甲酸、乙酸、乙酰丙酸、糠醛、羟甲基糠醛、苯系物等发酵抑制物，对发酵和渗透汽化过程造成了一定的负面影响，螺杆造压爆破法处理后物料虽酶解效果不及蒸汽爆破预处理后的样品，但处理条件较温和，在原有基础上进行改进，仍为一种有发展前景的预处理方法。 (2).PDMS膜优化制备。铸膜液中各组分比例为PDMS∶ VTES(乙烯基三乙氧基硅烷)∶DBDTL(二丁基二月桂酸锡)=1∶0.2∶0.02时，在80℃下制得的膜疏水性最强，掺杂2 wt.％70℃下疏水改性的Silicalite-1，渗透汽化温度为40℃时膜的渗透汽化性能最好。 (3).系统全面的考察了发酵料液中各组分对渗透汽化过程的影响。甲酸、乙酸等脂肪酸会与含有Silcalite-1的膜发生发生反应，破坏膜的本身结构，对膜造成不可逆的损伤，对于不含Silicalite-1的PDMS膜无直接作用，在低pH条件下会产生类似的反应，在本研究中没有发现;料液中存在的大量葡萄糖、木糖改变了料液粘度，增加了浓差极化现象出现的可能性，使得膜对乙醇的选择性和通量都有所下降;糠醛等其他物质因为乙醇存在竞争吸附，会使乙醇选择性和通量略微下降;甘油的存在则对乙醇渗透汽化过程没有明显的影响;料液中存在的生物细胞及生物质残渣等固体物质通过增强扰动的方式促进乙醇的透膜传质。总的来说，由于与发酵罐及乙醇发酵产率相匹配的渗透汽化装置集成，可及时的将乙醇在线分离出去，消除了产物抑制，乙醇发酵得以以最高产率持续进行。 (4).新型p(VDF-HFP)不对称渗透汽化膜的设计制备。P(VDF-HFP)相对于当前主流的PDMS成膜后耐溶胀性和机械性能都有很大的优越性;相对于PVDF链段更弱软，成膜后更利于乙醇传质，引入了更多的F原子因而疏水性更强。本研究为了制备具有致密皮层，内部大通量指状孔和有支撑作用的海绵孔层的不对称膜，使其具有超高通量、优越的机械强度和有竞争力的乙醇分离因子，结合了溶剂蒸发法和两步凝胶浸没相转化法，先将膜刮好后在相对湿度小于50％的空气中放置60 s，然后转入20％的乙醇/水溶液中，形成初生态膜，再将膜浸入100％的超纯水中，最终固化成膜，形成的膜性能良好，方法和材料都有较强创新性，为渗透汽化膜的发展开辟了另一新领域。