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清洁可再生能源的开发一直是人类关注的重点,纤维素乙醇作为其中的典型代表得到了广泛关注。农业废弃物常作为纤维素乙醇生产的原料,预处理是生产的关键环节。寻找一种经济环保的预处理技术是本研究领域的目标之一。酸爆破处理（steam explosion,SE）是目前较为常用的预处理方式,具有成本低、适用范围广、工艺操作简便等优点,但存在着酶解发酵抑制物较多、设备腐蚀等缺点。本文针对SE处理的优缺点,采用臭氧强化蔗渣纤维素乙醇预处理效果,为农业废弃物蔗渣的高效利用提供了新思路。本文首先研究了臭氧对蔗渣SE处理效果的强化作用。臭氧处理能明显提高蔗渣SE效果,臭氧通入时间从0 min增加到169 min（臭氧浓度60～80 mg/m3,气流量1.5 m L/min）,总糖转化率（单糖释放量/未经处理的蔗渣中碳水化合物的质量）从32.11%上升到45.60%,糖得率329.76 mg/g（单糖释放量/未经处理的蔗渣质量）。通过XPS、ATR-FTIR、CP/MAS NMR、SEM和XRD分析研究了臭氧对蔗渣酸爆破效果的强化机理。结果表明臭氧破坏了木素和LCC的结构从而破坏了胞间层和细胞壁,木素降解为酸爆破体系引入有机酸,从而增强了SE处理的效果。为了获得更环保的预处理方法,本文研究了臭氧对蔗渣热磨机械预处理（thermomechanical pretreatment,TM）的强化作用。臭氧通入时间从0 min增加到5 min（臭氧浓度167 mg/L,气流量1.5 L/min）,总糖转化率从30.12%提升到60.55%,处理后蔗渣的酶解糖转化率（酶解中单糖释放量/未经处理的蔗渣中碳水化合物的质量）从8.55%提升到38.98%。实验研究了热磨机械臭氧预处理（TM-O3）中的影响因素及其对预处理效果的影响规律,结果表明水分和臭氧通入时间是主要影响因素,通过组分分析、ATR-FTIR和XPS分析可知臭氧对表面木素的降解是预处理效果提升的关键。设计响应面实验优化了TM-O3法中臭氧处理的工艺条件。按照对CRSE影响力的大小将各因素排序:臭氧通入时间>物料尺寸>物料水分>酸添加量。最佳工艺条件为140～220目物料,水分60.88%,酸添加量1.0%,臭氧通入时间6.73 min（臭氧浓度167mg/L,气流量1.5 L/min）。在最佳工艺条件下,CRSE为41.13%,CTRS为62.70%（糖得率453.39 mg/g）。