梁继东  (教授)

研究内容：

从污泥中提取类藻酸盐胞外聚合物（Alginate-Like Exopolymer，ALE）与商业纯海藻酸盐（广泛应用于农业、工业、医药及环保领域）的化学结构相似度高达60%以上。ALE因其具备两亲、成胶、吸附、阻燃等优异性能可被开发用作防水涂层、种子包衣、吸附剂、阻燃剂等高附加值材料（见图11）。来自污泥的藻酸盐由某些细菌在特定环境条件下分泌产生，具备凝胶聚合物的粘弹性和超分子自组装特性(见图12)，对颗粒污泥形成及稳定维持具有重要意义。

本研究以课题组培育的颗粒污泥为原料，拟研究阐明主导颗粒污泥形成及ALE累积的潜在机制；从不同类别颗粒污泥提取ALE的化学本质出发，对其化学组成、微观基团特征、特征分子构型及物理化学特性等进行全方位剖析，挖掘其多元再生应用潜力，开辟污泥再生资源新途径；通过超分子化学自组装实验、密度泛函理论（Density Functional Theory，DFT）和分子对接模拟计算等，研究不同类别颗粒污泥ALE在金属阳离子诱导下的自交联，及与伴生聚合物共交联超分子自组装行为与化学机理，阐明ALE超分子自组装强化污泥凝聚机理，以丰富和深化污泥颗粒化理论。

             图11 ALE的分子构型、化学组成、性能及应用                                                                                               图12藻酸盐单体、嵌段结构及超分子构型

创新性与科学价值：

Anammox相关低碳脱氮技术有望成为传统硝化-反硝化的替代新技术，由此产生的颗粒污泥的ALE多组分聚合物可能存在独特的化学组成、分子构型和物理化学性能，因而面向有别于常规污泥提取ALE的资源化应用场景，这将开辟污泥再生ALE及其多元资源再利用新途径。

采用富含羟基、磷酸基及氨基和羧基的模拟多聚物、伴生多聚物（EPS）及污泥絮体（EPS+微生物），探究由简单到复杂的多组分聚合物在Ca²⁺诱导下与ALE交错形成3D颗粒的微观形貌特征和超分子自组装行为与化学机理，从分子层面揭示ALE多聚物超分子自组装强化污泥凝聚机理，进而丰富和深化污泥颗粒化理论。