导电材料强化厌氧处理技术研究进展

王梦妍，王 倩，李雅婕，刘宏波，洪耀良

（1.苏州科技大学环境科学与工程学院，江苏苏州 215009；2.江南大学环境与土木工程学院，江苏无锡 214122）

厌氧处理因具有高有机负荷率、低能耗和可再生能源回收等优点，被视为废物处理的有效生物能源策略，其可在处理各类废水和有机废物的同时回收能量和资源，被广泛应用于处理污水污泥、农业废弃物、动物粪便和餐厨垃圾等。厌氧处理主要分为4 个阶段：首先大分子有机物水解为单糖、氨基酸和脂肪酸；随后水解产物通过产酸转化为小分子挥发性脂肪酸（VFA）、氨和醇等；接着VFA 进一步转化为乙酸、H2和CO2；最后乙酸和H2在产甲烷菌的作用下转化为甲烷（CH4）和CO2。维持4 个阶段的平衡对厌氧处理系统的稳定性和效率至关重要，然而产甲烷菌和细菌之间的不平衡常会引起VFA 积累，并导致厌氧系统不稳定，如pH 波动和产甲烷抑制等。

细菌和产甲烷菌之间的高效共营养相互作用是维持厌氧系统稳定和高效的基础〔1〕。以氢和甲酸盐作为电子载体的间接种间电子转移（MIET）被认为是同营养微生物之间电子交换的主要途径。然而，这两种电子载体的扩散限制和能量消耗显著降低了产甲烷的效率〔2〕。相比之下，直接种间电子转移（DIET）能够通过导电菌毛（e-pili）或导电蛋白（如C型细胞色素）将电子直接转移到产甲烷古菌。理论计算表明，通过DIET 的电子转移速度比种间氢转移（IHT）快106倍〔3〕，这使得底物转化速度更快。此外，DIET 不需要复杂的反应来产生电子载体，因此在能量上优于载体介导的MIET。

除生物导电连接（即细胞色素或菌毛）外，DIET也可以通过非生物的导电材料进行电子传递。已有研究表明，导电材料可以作为电子管道，促进地杆菌和产甲烷菌之间的DIET，加速共营养产甲烷代谢〔4-5〕。一般来说，导电材料主要分为碳基材料和铁基材料，例如生物炭、颗粒活性炭（GAC）、碳布、碳纳米管、石墨烯、磁铁矿和赤铁矿等，这些导电材料非常稳定，具有比表面积大、吸附能力强和导电性高等优点，在强化厌氧处理方面具有很大潜力。笔者综述了导电材料对厌氧处理技术强化作用的研究进展，并对其未来的研究方向进行了展望。

1 导电材料性质的理论背景

近年来，关于导电材料作为厌氧处理添加剂的研究表明，导电材料可用于促进DIET 并提高共营养代谢率〔4〕。导电材料促进DIET 的主要机制是导电材料用作电子导管，而基于DIET 的共营养伙伴直接附着在导电材料表面以进行远距离的物种间电子交换〔1〕（图1）。由不同热解温度制备的碳基材料的电化学性质不同，因此其对DIET 的促进机制也有所不同。具体而言，在低温热解环境中制备的碳基材料（T＜600 ℃，H/C＞0.35，O/C＞0.09）具有较丰富的官能团，但导电性较差，主要通过表面具有氧化还原活性的官能团促进电子转移；而在较高热解温度下制备的碳基材料（T＞600 ℃，H/C＜0.35，O/C＜0.09）导电能力强，但表面官能团减少，主要通过材料的高导电性促进DIET〔6〕。Qian LI 等〔7〕的研究证实了这一点，他们对比了生物炭和GAC 对厌氧消化的影响，生物炭表面的氧化还原活性部分（如醌/氢醌）使其具有更高的电子交换容量，而GAC 的石墨化结构则显示出较高的导电性，使其可以作为电导体，提高电子交换能力。而针对铁基材料的研究表明，铁基导电材料促进了污泥颗粒化，改善了胞外聚合物（EPS）的氧化还原性能，形成了更多氧化还原活性介质（包括C型细胞色素和腐殖质），这些物质被证实具有电活性，可以作为电子穿梭体促进DIET（图2）〔8-11〕。此外，Dexin WANG 等〔4〕发现，磁铁矿可以诱导与DIET相关的蛋白质的表达。

图2 不同导电材料对厌氧消化过程的影响Fig. 2 Effects of different conductive materials on anaerobic digestion process

碳基材料和铁基材料在促进DIET 的机制上存在显著差异。J. H. PARK 等〔12〕指出GAC 可以作为产电菌和产甲烷菌之间的导体接受电子，而磁铁矿则附着在导电菌毛上作为细胞色素OmcS的代替物促进从产电菌到产甲烷菌的电子跳跃。其他研究也证实了这一点，Jiaying MA 等〔13〕发现，添加GAC 后，pliA基因丰度降低并且OmcS缺失，表明GAC 取代了导电菌毛和C 型细胞色素，促进了DIET。相反，D. R.LOVLEY 等〔14〕指出，磁铁矿可以替代G. sulfurreducens菌毛上OmcS的功能促进DIET，但不能替代菌毛本身。碳基材料的促进效果与磁铁矿不同，可能是因为二者大小和结构不同。Zhiqiang ZHAO 等〔15〕指出，粒径较大的碳基材料可以起到电网的作用，将发电设备（电子供体）与用电设备（电子受体）都连接到导电碳材料上；而磁铁矿的粒径（通常为20～50 nm）要小得多，更有利于DIET 伙伴之间的远距离电子交换。

除DIET 外，导电材料的其他作用机制也会影响厌氧消化的性能，如微生物固定化、缓冲作用和吸附作用等（图2），这与导电材料的表面物理化学特性有关，如较大的比表面积、丰富的氧化还原基团等。表1总结了不同导电材料在厌氧工艺中的作用机制及优缺点，这对设计有效的厌氧处理方案至关重要。

表1 不同导电材料在厌氧工艺中的作用机制及优缺点Table 1 Action mechanism，advantages and disadvantages of different conductive materials in anaerobic process

表1显示出导电材料可以通过不同的作用机制提高厌氧工艺的性能，但增强效果受多种因素影响。首先，不同导电材料的效果可能不同。M. O.FAGBOHUNGBE 等〔19〕研究了不同类型的生物炭对厌氧消化的影响，木材生物炭可以更好地缩短滞后期，而椰子壳生物炭在提高甲烷产量方面表现更好。其次，不同粒径的导电材料可能导致微生物群落的差异富集，从而影响厌氧处理的性能。Jiaying MA 等〔13〕发现，粉末活性炭（PAC）在加速产甲烷启动方面的表现优于GAC，可能是因为PAC 为微生物提供了更丰富的微孔-中孔结构。然而，其他研究表明，粉状生物炭（PAC，＜5 µm）比颗粒生物炭（GAC，0.5～1 mm）聚集了更多的微生物，但过量的微生物需要更多的基质才能生长，导致其甲烷产量不如使用GAC 效果好〔20〕。最后，投加量也会影响厌氧处理的效率，过高的剂量会使细胞功能失活〔21〕和限制传质〔4〕，从而抑制产甲烷。Shengquan ZENG 等〔22〕发现，添加5 g/L 生物炭可以将甲烷产量提高26.88%，而添加10 g/L 生物炭对甲烷产量没有明显改善，这可能是由于过量的生物炭过度加速了水解和产酸过程，从而导致厌氧系统失衡和中间体积累〔23〕。同样，针对磁铁矿的研究表明，在一定浓度范围内，随磁铁矿投加量增加，其甲烷生产性能将不断提高；而过量的磁铁矿可能会与产甲烷菌竞争电子，从而抑制产甲烷〔4，24〕。

虽然导电材料对厌氧处理的强化作用已被广泛报道，但也观察到一些导电材料对厌氧系统的负面影响。导电材料对厌氧系统的抑制来自一系列复杂因素，如传质限制、对微生物的毒性作用等。研究发现，氧化石墨烯（GO）在复杂底物（如淀粉）的产甲烷生物降解过程中会引发传质限制，这是因为GO 包裹住淀粉颗粒阻止了淀粉的水解，抑制了消化过程中的底物代谢，导致产甲烷活性降低〔25〕。另一项研究指出，生物炭在热解碳化过程中产生了多环芳烃、多氯二英和呋喃等有毒化合物，且生物炭的毒性在较低热解温度（＜400 ℃）下更高，这将对厌氧微生物产生毒害作用〔26〕。将铁基材料与碳基材料组合应用于厌氧处理是优化导电材料性能、减轻抑制作用的有效策略〔27-29〕。与碳纳米管相比，Fe2O3-碳纳米管的比表面积增加了30%，同时还避免了Fe2O3纳米粒子的团聚〔30〕。与单一导电材料相比，生物炭-Fe3O4可以将COD 去除率和甲烷产量分别提高约20%和60%〔31〕。上述结果表明，组合工艺克服了单一导电材料的弊端，有效促进了共营养代谢，提高了系统的稳定性。

综上，不同导电材料由于其自身特性，对厌氧系统的强化机理不同。厌氧处理的效率随导电材料的类型、粒径、投加量等因素变化，选择合适的导电材料对提高厌氧效率和维持过程稳定非常重要，因此应考虑导电材料的性质及成本，并进行更多探索。

2 导电材料强化厌氧处理

厌氧工艺的性能主要包括对有机物的去除、中间体的转化和甲烷的产生等。表2 总结了不同导电材料在厌氧处理系统中的强化效果。

从表2 可以看出，在厌氧系统中添加导电材料后，其对污染物的处理效率有了显著提高，COD 去除率更高，VFA 积累更少，甲烷产量更多。这些结果表明，导电材料在强化厌氧处理方面起到了有效作用。

2.1 提高COD 去除率

在大多数研究中，COD 被用作评价有机物去除效果的指标。表2 数据表明，导电材料可以提高COD 去除率，促进复杂有机物向甲烷转化。

导电材料促进了复杂有机物的水解，加速了厌氧过程中微生物的代谢。导电材料可以促进难降解有机物分解为小分子物质，包括苯酚〔7〕、偶氮染料〔18，44〕、抗生素〔45-46〕、动物粪便〔22，47-48〕、餐厨垃圾〔16，32，49〕等，以提高污染物的可生物降解性并减轻毒性。其中，碳基材料可以通过良好的孔隙结构富集水解细菌，从而对有机物降解产生积极影响；而铁基材料可以富集铁还原微生物，并通过异化铁还原参与复杂有机物的分解〔50〕。Xu DUAN 等〔51〕发现，添加生物炭后，厌氧反应器中蛋白质、多糖和脂质的水解效率分别提高了15.52%、13.9%和12.2%，表明生物炭有利于有机基质的水解；生物炭反应器中的蛋白酶、葡聚糖酶和脂肪酶的活性分别是对照反应器的1.6、1.3 和1.2 倍，表明生物炭可提高水解酶的活性。类似研究表明，Fe3O4可将蛋白酶和α-葡萄糖苷酶的活性分别增强43%和32%，有效促进了蛋白质和多糖的水解〔52〕。此外，磁铁矿还可以通过富集水解细菌，强化生物水解作用，从而加速细胞壁的水解和大分子有机基质的增溶，将SCOD提高了35.9%〔43〕。因此，导电材料可以加强大分子有机基质的水解，产生更多可供微生物吸收的小分子有机基质，并且主要通过富集水解细菌和提高相应酶的活性促进水解过程。值得注意的是，过度水解可能会引发过量产酸，并导致VFA 积累，从而阻碍产甲烷菌并影响甲烷产量〔53〕。

在长期运行过程中，厌氧反应器中积累了大量的代谢副产物（如VFAs、氨、硫酸盐等），这可能会抑制厌氧微生物的活性，导致COD 去除率降低。而导电材料可以增强厌氧微生物的种间电子转移和协同代谢活性，从而提高对有机物的去除效率〔45〕。Chen WANG 等〔54〕在研究磁铁矿缓解氨抑制作用时发现，当氨氮提高到5 g/L 时，对照反应器性能严重恶化，COD 去除率下降了35%，而添加磁铁矿的反应器仅受到轻微抑制，COD 去除率下降了11%；磁铁矿有利于产甲烷菌的富集，维持代谢活性，对抗氨抑制，并且保持厌氧颗粒污泥结构的稳定性。同样，导电材料的存在对缓解厌氧系统中的硫酸盐抑制具有积极作用。Yingdi ZHANG 等〔55〕发现，添加GAC 可以增强产甲烷菌对H2S 毒性的抵抗力，COD 去除率提高了21%～28%。其他研究表明，磁铁矿可以富集参与硫酸盐还原的铁还原菌属，增加硫酸盐还原对COD 去除的贡献〔40〕。

综上，导电材料的存在加速了厌氧过程中微生物的代谢，促进了有机物的水解，并缓解了有毒物质对厌氧系统的抑制作用，为微生物的生长创造了更有利的环境，提高了系统的稳定性，从而提高了对COD 的去除率。

2.2 促进VFA 消耗

VFA 是细菌在有机物酸化过程中产生的重要中间体，并由共生细菌和产甲烷菌转化为CH4和CO2。产酸菌和产甲烷菌的共营养代谢缓慢，导致VFA 产生和消耗之间不平衡，造成VFA 累积。厌氧处理过程中VFA 的累积通常会导致pH 急剧下降，并抑制微生物活性，从而导致厌氧反应器性能不佳。而导电材料可以加速VFA 降解并且提高甲烷产量。L. C. TAN 等〔56〕发现，GAC 诱导的DIET 在动力学上优于传统间接氢转移，促使VFA 消耗量提高了30%。Shimin ZHAI 等〔11〕则认为VFA 消耗较快的原因在于生物炭改变了微生物群落结构，增加了产酸菌的丰度。其他研究表明，磁铁矿显著缓解了pH的下降趋势，加速了VFA 的降解〔57〕。

据报道，厌氧反应器中丙酸盐和丁酸盐的缓慢共营养代谢通常被认为是厌氧处理的限速步骤〔58〕。VFA 消耗的加速主要归因于丙酸盐和丁酸盐的快速转化。Suyun XU 等〔59〕证实了这一点，他们研究了乙酸盐、丙酸盐和丁酸盐的降解动力学，发现不同GAC 剂量下丙酸盐和丁酸盐的降解率分别增加了1.5～4.7 倍和2.5～7.0 倍，而乙酸盐的降解率仅略有增加；GAC 可通过富集共营养细菌加速丙酸盐和丁酸盐的共营养降解。同样，Zisheng ZHAO 等〔52〕发现，添加Fe3O4后，丙酸盐去除率增加了14.2%，且丁酸盐降解速率提升；Fe3O4刺激了异化铁还原（DIR），促进了复杂有机物的分解，加速了丙酸盐和丁酸盐转化为醋酸盐的过程。另一项研究表明，磁铁矿可促进功能性微生物抵抗高氢分压的负面影响，促进丙酸和丁酸的氧化〔4〕。

因此，导电材料可以加速VFA 转化，提高丙酸盐和丁酸盐降解效率，以产生更多醋酸盐，从而提高了甲烷的生产效率。

2.3 促进产甲烷

产甲烷菌利用发酵的最终产物，如H2、CO2、醋酸盐和甲基化合物来生产甲烷。根据所用基质的性质，产甲烷过程主要分为氢营养型、乙酸营养型和甲基营养型。不同类型的导电材料会导致不同的产甲烷代谢途径。一些研究表明，磁铁矿增强了消耗醋酸盐的产甲烷作用〔60〕，添加GAC 可以促进氢营养型产甲烷过程〔12，61〕。此外，导电材料可诱导更加多样的产甲烷途径。Dexin WANG 等〔4〕发现，在磁铁矿的参与下，产甲烷途径从严格的乙酸营养型产甲烷途径转变为更复杂和灵活的乙酸营养型和氢营养型产甲烷途径，从而提高了甲烷生产能力。

一般来说，导电材料对产甲烷过程的促进作用表现为缩短停滞期、加速甲烷生成、提高甲烷产量〔39〕。停滞期是微生物适应新环境的周期，其持续时间的长短表明厌氧过程的抑制或加速。研究表明，添加导电材料可将厌氧过程的停滞时间缩短至原来的12.5%～50%〔62〕。J. H. PARK 等〔12〕指出，停滞时间的缩短可能是由于导电材料转移电子的速度比扩散电子载体（例如氢和甲酸盐）更快。其他研究表明，导电材料可以减轻有毒化合物的抑制作用，从而加速甲烷的生成。Qian JIANG 等〔17〕提出，添加GAC 后，停滞期缩短了19.3%～30.6%，这主要是由于GAC 吸附了有毒的酚类化合物，使苯酚浓度降低了66.9%～76.7%，从而缩短了厌氧过程中微生物的适应时间。导电材料可以将甲烷产率和甲烷产量分别提高79%～300% 和100%～178%〔63〕。Le CHEN 等〔64〕指出，甲烷产量的增加可归因于导电材料介导的DITE 促进了物种间代谢物转化为甲烷。而Fanghua LIU 等〔65〕则认为，导电材料自身优异的导电性能有助于提高甲烷产率，导电菌毛的电导率仅为2～20 µS/cm，而GAC 的电导率可达到3 000 µS/cm。然而，其他研究表明，尽管电导率很重要，但电导率与甲烷产量的增加之间没有相关性。S. H. LEE 等〔60〕发现GAC 的电导率高于磁铁矿（在pH=7 时，GAC 的电导率为0.168 mS/cm，磁铁矿的电导率为0.038 mS/cm），但其甲烷产率不如添加磁铁矿的效果。有研究表明，导电材料对甲烷生成的影响主要取决于氧化还原活性，而不是电导率和比表面积〔66〕。C. CRUZ VIGGI 等〔67〕证明了甲烷产率与生物炭的供电子能力（EDC）呈正相关（R2=0.996 7）。

综上，由导电材料介导的DIET 提高了细菌和产甲烷菌之间的共营养代谢，缓解了抑制作用，维持了产甲烷的代谢稳定性，从而缩短了甲烷生成的停滞时间，提高了甲烷产量。

2.4 改善微生物群落

微生物代谢是厌氧处理的基础，导电材料可选择性地富集厌氧相关功能性微生物，从而改变微生物群落和代谢途径。多项研究表明，使用导电材料可以增加细菌和古菌的丰度和多样性〔31，33，45，68〕。丰度和多样性较高的微生物群落可以保持更稳定的系统性能，并对环境变化或有机负荷冲击表现出更高的耐受性〔69〕。而其他研究则表明，添加导电材料会降低厌氧过程中细菌和古菌群落的多样性，这可能是由于添加导电材料导致的选择性微生物富集〔58，70〕。此外，不同导电材料表面的微生物群落之间存在显著差异，S. H. LEE 等〔60〕发现与DIET 相关的地杆菌及其功能基因在GAC 表面更丰富，而各种共营养的乙酸氧化细菌在磁铁矿上占优势。为了更好地了解导电材料对微生物群落组成的潜在影响，并确定参与微生物群落结构改变的关键微生物，表3 总结了添加导电材料后厌氧反应器中的优势细菌和主要的产甲烷菌。

表3 添加导电材料后厌氧反应器中的优势细菌和主要产甲烷菌Table 3 Dominant bacteria and main methanogens in anaerobic reactor after adding conductive materials

可以发现，在细菌群落中，Firmicutes（厚壁菌）、Bacteroidetes（拟杆菌）、Chloroflexi（绿弯菌）、Proteobacteria（变形菌）、Actinobacteria（放线菌）为优势细菌，这些细菌被认为是厌氧系统中常见的水解发酵细菌，可将有机物转化为VFA，随后被古菌群落利用。其中，Firmicutes 是一种降解多种有机物并产生VFA 的共营养细菌，是去除COD 的主要细菌〔75〕。研究表明，导电材料可提高发酵细菌的相对丰度，促进复杂物质降解，从而为促进甲烷生成提供大量可用的底物。例如，磁铁矿促进了Firmicutes 的生长，使其相对丰度增加了14.71%〔57〕。

有报道称，以DIET 为基础的电活性细菌的富集被认为是污染物去除速度更快的原因，尤其是地杆菌〔76〕。地杆菌可以通过导电菌毛或C 型细胞色素向产甲烷菌提供电子，并通过还原CO2生成甲烷〔77〕。在存在导电材料的情况下，地杆菌不再需要导电菌毛或C 型细胞色素形成生物电连接，地杆菌直接附着在导电材料表面，并通过其高导电性进行电子交换，从而降低能耗〔5〕。导电材料可以促进地杆菌的生长。Junjie HUANG 等〔74〕发现，添加磁铁矿后，地杆菌的相对丰度随着培养时间的延长而增加，并达到了所有典型共生菌的10 倍。然而，在大多数研究中，地杆菌的相对丰度较低甚至缺席，这可能是由于地杆菌不能有效降解复杂底物或有其他电活性微生物参与了DIET〔78〕。除地杆菌外，导电材料还可富集多种电活性发酵细菌，包括Caloramator〔79〕、Syntrophomonas〔80〕、Desulfobulbus〔80〕、Desulfovibrio〔37〕、Pseudomonas〔18〕以及Sporanaerobacter〔78〕等。这些电活性细菌具有细胞外呼吸功能，可以将厌氧氧化产生的电子转移到细胞外电子受体，从而促进共营养代谢。然而，大多数研究只提供了间接证据（如DIET 介导条件下相对丰度增加），需进一步研究这些电活性发酵细菌是否参与了DIET。

对古菌群落来说，Methanosarcina和Methanosaeta是最主要的古菌属。Methanosaeta是一种仅利用醋酸盐产生甲烷的乙酸营养型产甲烷菌，而Methanosarcina是一种多功能产甲烷菌，不仅可以将CO2还原为甲烷，还可以通过分解醋酸盐和甲基化合物生成甲烷〔81〕。此外，古菌可以附着在导电材料上参与DIET，且导电材料可以促进其生长。Chen WANG 等〔71〕发现，添加生物炭后Methanosaeta和Methanosarcina大量富集，地杆菌通过DIET 在细胞外将电子转移到Methanosaeta和Methanosarcina。类似研究表明，在磁铁矿改性反应器中，Methanosarcina的相对丰度是对照组的184 倍〔37〕。除Methanosarcina和Methanosaeta外，厌氧反应器中还观察到其他产甲烷菌的富集，如Methanobacterium、Methanolinea、Methanosphaerula、Methanoculleus、Methanobrevibacter和Methanospirillum等。这些氢营养型产甲烷菌通过消耗H2在厌氧系统中发挥重要作用，并将氢分压保持在较低水平，以实现有效的种间电子转移。Wangwang YAN 等〔82〕发现，添加磁铁矿的反应器中的主要古菌为Methanosaeta（相对丰度约40%），而对照组中Methanobacterium的相对丰度（56.3%）最高。其他研究也报道了类似结果，即添加GAC 后，Methanosarcina的相对丰度显著增加，而氢化产甲烷菌Methanoculleus的相对丰度显著减少〔13〕。上述结果表明添加导电材料重塑了古菌群落，并丰富了特定的功能古菌，进而促使产甲烷过程从氢营养途径向DIET 途径转变。相反，另外一些研究表明，在磁铁矿存在情况下，复杂有机物的分解伴随着大量H2生成，导致微生物群落富集氢营养型产甲烷菌，同时乙酸营养型产甲烷菌的相对丰度下降〔50〕。

除了富集功能性微生物外，导电材料还可以提高厌氧微生物的活性。Jiaqi CHEN 等〔83〕发现，负载磁铁矿的生物炭可以提高参与氢营养型和乙酸营养型产甲烷途径的功能酶的活性。Hongyu DANG等〔35〕发现，添加GAC 的反应器中的QS（群体感应）基因丰度高于对照反应器，这意味着添加GAC 后，物种内和物种间的交流更活跃，并导致厌氧微生物群落活性更高。其他研究表明，即使在存在高VFA积累的情况下，添加生物炭后，产甲烷古菌的代谢活性也可以恢复〔58〕。

综上，添加导电材料后，微生物群落组成发生了实质性变化。导电材料促进了共营养VFA 氧化细菌和DIET 相关微生物的富集，这对VFA 的消耗和甲烷的产生至关重要。因此，导电材料可以通过改变微生物群落和活性来影响厌氧处理的效率。

3 结语和展望

导电材料对厌氧处理的强化作用通常归因于导电材料可以替代生物导电结构，在发酵细菌和产甲烷菌之间建立强大的电子传递链，从而提高厌氧处理的效率并增强系统的稳定性。此外，导电材料的其他作用机制，例如微生物固定化、缓冲作用和吸附作用等，也起到了重要作用。尽管各种关于导电材料在厌氧工艺中应用的研究逐步加深了人们对该领域的认识，但此领域仍存在一些研究空白。未来的研究工作可以从以下方面进行优化：

1）不同导电材料因性质不同，对厌氧处理的影响程度不同。应结合不同导电材料的性质，优化工艺条件，制备适合不同应用的导电材料，避免抑制作用的产生，提高工程应用价值。碳基材料和铁基材料的组合应用可以有效提高厌氧处理效率。

2）导电材料促进DIET 的作用机制需要进一步探索，未来还需发现更多参与DIET 的细菌和产甲烷菌，以及这些微生物参与细胞外电子交换的机制。

3）大多数针对导电材料的研究都是在间歇式和实验室规模的反应器中进行的，而对其在连续运行的厌氧反应器中的使用、分离和循环利用关注甚少。在实际大规模应用中需要考虑导电材料的回收和成本等问题，对其工程可行性、环境可持续性和经济可行性进行评估。