使用S功能化石墨烯海绵阳极对抗多种药物耐药的格拉姆阳性细菌进行不可逆转的失活

科学领域:

• 环境科学 环境科学
• 材料科学 材料科学 材料科学
• 电化学 电化学 电化学

背景情况:

• 饮用水中的多药耐药细菌对公众健康构成重大风险.
• 传统的水消毒方法,如化,可以产生有害的消毒副产品.
• 开发有效和可持续的方法去除水中的耐药细菌至关重要.

研究的目的:

• 为了研究饮用水中格拉姆阳性多药耐药性Enterococcus gallinarum的电化学失活.
• 为了评估硫功能化的石墨烯海绵在这个过程中作为阳极的有效性.
• 为了评估能源效率和治疗后细菌再生的潜力.

主要方法:

• 用硫 (S-doped) 功能化的石墨烯海绵被用作阳极,加上N-doped石墨烯海绵阴极.
• 电化学失活是在流通系统中进行的,具有连续电流和间歇电流模式.
• 监测了细菌去除效率,能源消耗和细菌再生的情况.
• 扫描电子显微镜 (SEM) 用于分析细菌细胞的损伤.

主要成果:

• 使用S功能化石墨烯海绵阳极在43.5A m-2时实现了E. gallinarum的2.3日志去除,需要2.7kWh m-3.
• 非功能化的电极显示出更低的移除 (1.8 log) 和更高的能源需求 (3.8 kWh m-3).
• 间歇电流操作显著降低了能源消耗,达到1.8kWh m^-3,同时保持了高的去除率 (2.4 log).
• 在16小时的储存期间没有观察到细菌的再生,在S功能电极中观察到额外的日志去除.
• SEM证实了通过低压电穿孔的细胞壁损伤.

结论:

• 硫功能化石墨烯海绵阳极对饮用水中的多药耐药格拉姆阳性细菌的无电化学失活是有效的.
• 该系统表现出高效率和降低能源消耗,特别是在间歇电流.
• 这项技术为水消毒提供了一个有前途的可持续解决方案.