微生物新陈代谢过程中会分泌一种大分子有机物---胞外聚合物,它主要由多糖,蛋白质,核酸等物质组成,在厌氧发酵产甲烷过程中起到非常重要的作用。它主要分为两类:可溶性微生物产物(Soluble Microbial Products, SMP)和可提取的胞外聚合物(Extracellular Polymeric Substances, EPS)。导电矿物能够充当电子载体,促进微生物间的种间电子转移和甲烷的产生。本文选择能够生成甲烷的厌氧污泥作为获得SMP和EPS的来源菌种,选取针铁矿和石墨与活性炭为代表性导电矿物,主要针对SMP和EPS与不同导电矿物(针铁矿、石墨和活性炭等)间的交互作用进行研究,初步探索了不同导电矿物作用下SMP和EPS的产生、特性变化,结合傅立叶变换红外光谱(FTIR),三维荧光(3D-EEM)等对其进行了分析表征,以期解析矿物材料增强有机物产甲烷过程中的界面作用,本文获得主要结果如下:1.以添加针铁矿为例,污泥厌氧发酵系统中SMP和EPS的组分及特性变化进行跟踪测定和表征的结果表明:铁源的加入能改变胞外聚合物EPS和SMP的自身特性以及产量和产率,具体表现为对EPS和SMP分泌速率的提高,对EPS和SMP的荧光特性的淬灭作用和对污泥疏水性和絮凝性能的影响等。其中,针铁矿的添加相比于FeCl2更能促进EPS和SMP的分泌速率的提高和总产量的增加,且对EPS中腐殖酸和富里酸含量的增多有更好的促进作用;而FeCl2则对SMP荧光性的淬灭程度要强于针铁矿。2.以添加活性炭和天然石墨为例,探索导电矿物对厌氧污泥SMP和EPS产生及特的影响,结果表明:石墨和活性炭因具有较大的比表面积和强吸附性对SMP和EPS自身组分和含量、荧光特性以及污泥疏水性等均有明显影响。其中,活性炭在加速细胞溶解、降低EPS产量和EPS中腐殖酸、色氨酸类似物的含量方面作用更显著;同时,石墨和活性炭的投加也会降低SMP中荧光类物质的含量,且会减弱污泥的相对疏水性,提高表面自由能,有利于污泥性能的改善。3.在分别添加铁源和石墨、活性炭的条件下,以从厌氧污泥中提取的EPS和SMP为研究对象,采用化学方法初步探索了EPS和SMP的电子传递能力,发现:SMP和EPS的电子接受能力强于电子供给能力一倍左右,且甲烷总产量达到最大时单位质量SMP和EPS的电子提供(接受)能力要强于甲烷产生速率最快时。铁氧化物、石墨和活性炭均是很好的电子传递媒介,能促进电子传递过程的进行,胞外聚合物的介导和电子传递作用是针铁矿促进体系电子转移从而加快甲烷产生的主要途径,但并非是影响石墨、活性炭和FeCl2促进甲烷产生的主要因素。