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随着地球上化石燃料的日益匮乏,生物燃料作为可再生能源引起了人们广泛的关注。生物丁醇作为第二代新型生物燃料以及重要的化学试剂。可以通过使用玉米,甘蔗等进行丙酮-丁醇-乙醇（ABE）发酵生产,但是这些与食物有关的原料生产丁醇对解决世界能源需求是不可持续的。目前世界上已将研究方向转向以木质纤维素进行大规模生产生物丁醇。木质纤维素发酵成生物丁醇主要分成4部分:秸秆预处理,纤维素酶水解,ABE发酵及其产物的分离。为了优化预处理,酶水解以及ABE发酵的条件,提高菊芋秸秆的利用率和丁醇产率,本文进行了以下的研究:分别考察了不同浓度的NaOH-H2O2对菊芋秸秆（JAS）进行预处理的效果。2%NaOH-6%H2O2预处理后,菊芋秸秆纤维素,半纤维素,木质素三种主要成分的含量为64%、11.7%、5.3%,木质素的去除率达到了84.1%。当菊芋秸秆水解60 h时,水解率达到最高值。水解后可利用糖浓度为59.9 g/L,葡萄糖为48.3 g/L,木糖为11.6 g/L。随后用C.beijerinckii BA101进行ABE发酵。经过84 h时间的发酵,最终丙酮、乙醇、丁醇的浓度分别为6.0,0.2,11.0 g/L,2%NaOH-6%H2O2作为最佳的预处理方法。考察了2%NaOH-6%H2O2对菊芋秸秆不同的预处理时间对于纤维素酶（尤特尔-1500）水解产还原糖的影响。当处理时间为60 min时,还原糖浓度为66.7 g/L（木糖为13.8 g/L,葡糖糖为52.9 g/L）。此外,NaOH-H2O2预处理后需要进行水洗,以去除预处理过程中酚类抑制物以及多余的NaOH。实验结果表明水洗至中性不是必须的,水洗三次加盐酸中和（3W）/HN与水洗至中性,在酶水解和ABE发酵的结果没有差异。另外（3W）/HN实现了最高的丁醇和总ABE产率为35.5 mg/g-JAS和54.2 mg/g-JAS,同时减少耗水量64%以上。考察了不同浓度柠檬酸盐缓冲液以及菊芋秸秆水解液初始pH对ABE发酵的影响。实验结果显示,当缓冲液浓度达到0.06 mol/L,菊芋秸秆水解液初始pH为6.2时,发酵最终的ABE浓度分别是5.7 g/L,11.8 g/L,0.2 g/L。在最优条件下,丁醇和总ABE产率分别是:0.25 g/g,0.38 g/g,与对照组（葡萄糖为底物）发酵性能相似。在原位分离中,汽化渗透的丙酮、丁醇和乙醇的平均分离因子分别为33.6、58.6、29.8。在批次分离中汽化渗透连续分离46 h就将发酵液中丁醇浓度降至1.0 g/L以下。实验结果表明在发酵产物丁醇的分离中,汽化渗透要优于渗透汽化。