秸秆乙醇的生产途径之一是采用酸水解-发酵工艺。然而,浓酸水解工艺中酸用量大、酸回收困难、药剂成本高;稀酸水解工艺中副产物较多、糖得率低、热能消耗高,另外,酸水解副产物的毒性及糖浓度低问题影响发酵效率和乙醇产量。本研究提出采用中等浓度硫酸(10~30 wt%)在温和条件下(常压,100℃以下)催化水解秸秆,并将多效膜蒸馏技术用于水解液糖分浓缩和脱毒。本文对秸秆组分含量进行了测定,研究了硫酸浓度、反应温度、反应时间、原料粒径和液固比对酸水解过程糖得率的影响。实验结果表明,随着硫酸浓度和反应温度的升高以及原料粒径的减小,糖得率升高;随着反应时间的延长,糖得率先上升后下降;糖得率几乎不受液固比的影响。各因素变化对糖得率影响的显著性依次为反应温度>硫酸浓度>反应时间>液固比,最优水解条件为30 wt%硫酸在100℃保温10 h,液固比5:1,糖得率可达71.12%。采用阻滞分离过程可以有效地把酸水解液中的糖和酸分离,从而达到酸循环使用的目的。本文探究了多效膜蒸馏过程用于秸秆酸水解液中挥发性抑制组分脱除和糖分浓缩的可行性。考察了不同操作变量对膜通量J、造水比GOR、葡萄糖截留率Rg和挥发性抑制组分脱除率Dv的影响。实验结果显示,过程中最大膜通量达6.17L·m-2·h-1,最高造水比达13.57,Rg几乎不受操作条件的影响,始终在99.99%以上。过程对模拟秸秆酸水解液中的甲酸、乙酸、乙酰丙酸和糠醛的脱除率分别达87.76%、90.62%、4.25%和76.52%。膜法脱毒过程中既没有引入新杂质,也没有造成糖损失,同时还增加了水解液糖浓度;过程至少可将20 g·L-1的葡萄糖水溶液深度浓缩28倍以上,当葡萄糖浓度达561 g·L-1时造水比仍可达5.03,这相当于普通7效蒸发器的节能效果。为期60 d的稳定性实验过程中,多效膜蒸馏组件显示出良好的稳定性,膜通量、造水比和葡萄糖截留率无明显下降。本研究表明,多效膜蒸馏过程可有效脱除秸秆酸水解液中的主要挥发性抑制物,同时对糖分进行浓缩,这有助于后续发酵效率和乙醇产量的提高,中等浓度酸水解和多效膜蒸馏过程联用可有效应用于生物乙醇的生产中。本研究为实现生物乙醇产业化提供了一些基础数据。