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水稻是我国主要的粮食作物,其秸秆是丰富的生物质资源,可降解转化为生物乙醇和其它生物化学产品。秸秆纤维乙醇转化涉及三个主要步骤:物理化学预处理、酶降产糖和发酵产醇。然而,由于秸秆中细胞壁的天然抗降解屏障导致生物乙醇转化不仅成本高而且难以产业化生产,还同时残留各种固液废弃物造成环境污染。本研究通过优化具有代表性的物理化学生物质预处理技术,旨在提高水稻秸秆产糖产醇效率和利用固液残留物制备高附加值重金属吸附剂。因此,本研究不仅能增加秸秆乙醇的经济效益,还能减少废弃物排放和修复重金属污染。主要研究结果如下:1. 利用常规水稻品种（中花11）秸秆材料,优化碱（NaOH、CaO）、酸（H2SO4）和液体热水（LHW）共四种预处理的反应条件,其最佳处理条件分别是1.5%NaOH、10%CaO、2%H2SO4和15 min 200℃LHW;四种最佳预处理分别可以提高秸秆酶解产糖效率（%纤维素）至98%、95%、86%和92%。2. 利用酶解液中的己糖进行酵母发酵,1.5%NaOH、10%CaO、2%H2SO4和15 min200℃LHW四种最佳预处理的乙醇产率（%干物重）分别可达11.2%、9.7%、9.3%和8.9%。因此,1.5%NaOH预处理产醇效率最高,而15 min 200℃LHW预处理的产醇率和糖酵转化率最低。3. 通过解析预处理提高木质纤维产糖产醇效率的原因,发现碱预处理（1.5%NaOH和10%CaO）主要去除木质素和增大纤维素表面积,而酸（2%H2SO4）和液体热水（15 min 200℃LHW）预处理主要提取半纤维素并降低其分支度,同时降低纤维素聚合度（Degree of polymerization,DP）。4. 利用过氧化氢（H2O2）交联上述四种最优预处理废液和发酵废渣,所制备的生物吸附剂可显著提高对重金属Cd（II）的吸附能力;四种交联吸附剂对镉的吸附能力为NaOH>CaO>H2SO4>LHW,其中,1.5%NaOH预处理条件下的交联吸附剂的吸附率最大可达86.3%。因此,1.5%NaOH预处理其乙醇产率和联合制备交联吸附剂吸附率均最高。另外,2%H2SO4预处理制备交联吸附剂产Cd（II）的吸附率;值得注意的是,pH值能够影响H2SO4和LHW预处理交联吸附剂的吸附率,即随pH升高,吸附率逐渐上升,而对NaOH和CaO预处理交联吸附剂的吸附率没有影响。综上,本研究提出四种生物质预处理技术的优化条件以提高水稻秸秆乙醇产率和交联吸附剂对镉吸附的模型,同时还深入解析了不同预处理提高纤维乙醇产率的机理,验证了交联吸附剂高效吸附的重要影响指标和参数。因而,本研究提供了一条绿色环保、高效高值综合利用作物秸秆的方法与途径。