甜菜粕作为工业制糖的废渣,具有来源丰富、成本低、可再生等特点。其薄壁细胞壁结构中均含有大量的果胶质、纤维素、半纤维素等天然高分子材料,目前,主要用作饲料或者用来提取果胶质。饲料的产品附加值较低,果胶质的凝胶性能较差。提取完果胶质后的废渣中还含有大量的纤维素,造成了资源的浪费。而且甜菜粕属于根部薄壁细胞组织,果胶质、半纤维素和木质素填充于纤维素纳米纤之间,纳米纤丝之间的相互作用力比木本类纤维的作用力较弱,因而更容易分离出纤维素纳米纤。本论文采用清洁高效的蒸汽爆破技术对甜菜粕进行预处理,并对蒸汽爆破工艺条件进行探索,对比分析了蒸煮过程和泄压过程对甜菜粕化学组分和结构的影响。高温高压水蒸气作用于甜菜粕细胞壁,将原果胶转化为水溶性果胶质,半纤维素发生水解。瞬间释放压力时,果胶质从细胞壁内部向外迁移,细胞壁表面上裸露出纳米纤网状结构。果胶质可以用乙醇从爆破液中提取回收,提高了甜菜粕的综合利用率。通过傅里叶变换红外光谱、热重、X射线衍射和场发射扫描电子显微镜测试对甜菜粕的化学结构、热性能、结晶性能和表面形貌进行表征分析,选出较适宜的预处理条件制备纤维素纳米纤,即加热温度220℃,时间35min,蒸汽爆破次数为2次。本论文分别采用纯物理机械法和双氧水漂白法制备纤维素纳米纤,并对两种纳米纤的形貌尺寸、化学结构、结晶性能和热性能进行表征。纯物理机械法的实现手段为,先进行高剪切分散均质剥离细胞壁中的纳米纤,然后利用高强度超声破碎进一步将纳米纤分散在水中。整个制备过程不添加任何化学试剂,比较绿色环保,可以缓解化学试剂带来的环境污染问题。此法制得的纤维素纳米纤呈网状缠结构,直径多在40~50nm,悬浮液呈棕黄色,还有较多的纤维碎片和未打散的纤维束,结晶度为57.43%,最大失重峰温度为353.1℃。双氧水漂白法主要是为了去除细胞壁中的木质素,减小其对纳米纤的束缚作用,随后进行高速搅拌和高强度超声破碎,进一步拆离纤维素纳米纤,提高纳米纤溶胶的分散性。双氧水漂白法属于无氯漂白,生成产物是水,制备方法仍然是绿色环保的。该方法制备的纤维素纳米纤尺寸分布均一,直径分布多集中在10~20nm之间。结晶度为62.30%,最大失重峰温度为346.4℃。本论文采用真空抽滤法制备纤维素纳米纤薄膜,将湿凝胶放入玻璃板中加压干燥成型。采用扫描电镜、紫外可见光谱和力学性能测试对两种纤维素纳米纤薄膜的表面和断面形貌、光学性能和机械性能进行表征,并与普通A4纸的性能进行对比,探索纤维素纳米纤在纳米纸领域的应用。