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生物质作为地球上最丰富的绿色可再生资源,以其可再生性、二氧化碳中性等优点成为替代石油等矿物燃料的最佳选择。本论文以农林生物质(棉杆)为原料,针对其在不同全溶体系(氯化锂/二甲基乙酰胺(LiC1/DMAc),四丁基氟化铵/二甲基亚砜(TBAF/DMSO),氯化锂/N-甲基吡咯烷酮(LiC1/NMP), NaOH/尿素(NaOH/urea/H2O), NaOH/硫脲(NaOH/thiourea/H2O),离子液体1-烯丙基-3-甲基咪唑氯盐/二甲基亚砜([Amim]Cl/DMSO),1,3-二甲基丙撑脲/二甲基亚砜(DMPU/DMSO)和N-甲基吗啉氧化物/二甲基亚砜(NMMO/DMSO))中的溶解过程及组分解离机理进行了研究。全溶体系预处理后,采用反相溶剂乙醇萃取,以分离木素和碳水化合物。再生的残渣经DMSO抽提后分离出半纤维素,得到富含纤维素的残渣。本研究采用逐级分离的方法实现了棉杆中木素、半纤维素和纤维素的分离及纯化,并对分离产物的物理化学性质和结构进行了表征鉴定,探讨了不同全溶体系对分离结果的影响。研究结果表明：(1)基于全溶体系分离得到的木素组分得率和纯度比传统方法分离的磨木木素要高(L7和L8除外),其中[Amim]Cl/DMSO体系分离效果最佳。分离所得棉杆木素是以愈疮木基单元为主的GSH型木素结构。此外,棉杆木素单元间的主要连接方式为β-O-4’连接,伴有少部分的β-β’,β-5’和β-1’等连接。(2)不同的全溶体系再生的原料经DMSO抽提得到的半纤维素组分结构呈现较为明显的差异。棉杆中半纤维素主要是由聚葡萄糖醛酸木糖和葡聚糖组成。同时,经全溶体系预处理后也可分离得到α-(1→4)-葡聚糖,主要来自棉杆中的淀粉。(3)原料再生得到富含纤维素的残渣中,葡萄糖为主要糖组分。再生的残渣具有纤维素Ⅱ的结晶结构,无定形区比例增大；物理形态结构变得疏松,增大了纤维素表面的可及度,为后续酶解糖化过程创造了有利条件。(4)采用全溶体系对棉杆进行预处理,可以有效分离木素、半纤维素和纤维素。分离得到的木素得率和纯度较高,且三大组分结构保持较完整,为后续农林生物质的高值化利用奠定了理论基础。