环境中的耐药菌和抗生素污染问题引起了全球关注，耐药菌及病毒仍是公众健康的主要威胁，水体则是耐药菌在环境中传播的主要媒介。基于Ti4O7孔状电极的反应性电化学膜（REM）能够有效增大污染物的相间传质速率和电活化表面积，在污染物去除和耐药菌灭活方面表现出优良特性。然而，其消毒、防污机理尚不清楚。另外，耐药菌包括革兰氏阳性菌（G +）和革兰氏阴性菌(G - )两类，其细胞壁结构和组成存在显著差异。在电化学氧化中，不同水力条件及细胞膜表面不同的组成引起的细胞失活机制差异尚不清楚。本研究发现流动模式决定了Escherichia coli（大肠杆菌）和Staphylococcus aureus （金黄色葡萄球菌）的失活效率。具体而言，阳极-阴极（AC）流模式下，E. coli和S. aureus的失活率分别为5.22和5.47 log，而在阴极-阳极（CA）流模式下，失活率下降到小于1 log。进一步研究发现，阳极电化学氧化反应前的耐药菌暴露的酸碱度决定耐药菌杀菌效率，即中性条件下E. coli和S. aureus能被完全灭活，而在酸性和碱性条件下耐药菌的灭活效率极低。E. coli和S. aureus失活效率的差异也受水力条件下和细胞壁结构的影响，官能团模型和分子动力学模拟表明，细胞结构特别是膜蛋白复合物在碱性和酸性环境下的致密变化抵抗了电氧化对膜结构的攻击。该研究为单次过滤高效处理耐药菌抗性提供了新方法，对控制耐药菌抗性传播具有重要的理论和应用价值。研究成果以 “Electrochemical flow-through disinfection of Escherichia coli versus Staphylococcus aureus: Identifying impacts of flow patterns on efficiency” 为题，发表在Chemical Engineering Journal（2024, 497: 155680）。我院硕士研究生王沛恒（已毕业）和郑州大学副教授石欢欢为论文第一作者，我院王贝贝为论文通讯作者。
该研究由国家自然科学基金（22106145, 42207023）和河南农业大学拔尖人才项目资助。
该研究由国家自然科学基金（22106145, 42207023）和河南农业大学拔尖人才项目资助。
