一种防控非洲猪瘟病毒ASFV的单原子石膏材料及其制备方法与流程

本申请涉及功能石膏材料
技术领域：
，更具体地说，它涉及一种防控非洲猪瘟病毒asfv的单原子石膏材料及其制备方法。
背景技术：
：非洲猪瘟是由非洲猪瘟病毒asfv感染家猪而引起的一种烈性传染病。世界动物卫生组织(oie)已将其列为法定动物疫病，该病也是我国重点防范的一类动物疫情。非洲猪瘟的发病过程短，且对猪的致病率极高，致死率为100％，其与猪瘟症状相似，只能依靠实验室检测确认，所以防疫难度大。非洲猪瘟主要有六大转播途径，分别是空气传染、蚊虫叮咬或苍蝇传播、污染的饲料传播、物体传播(主要为车辆或人员、工具、衣物等经过疫区，被非洲猪瘟成功寄生于物体上，在不知情的情况下感染给了其它养殖场)、引种传播、野猪传播，这些传播途径可以依靠物理手段而人为断绝，从而达到防控非洲猪瘟的目的，目前常通过高温或消毒剂进行病毒的灭杀。针对上述中的相关技术，发明人认为传统的高温、消毒剂虽然可以很有效的防控非洲猪瘟，但是人工费用以及材料成本很大，天长日久的防控工作给养殖企业和农户带来很大的经济负担。技术实现要素：为了高效持久防控非洲猪瘟病毒，本申请提供一种防控非洲猪瘟病毒asfv的单原子石膏材料及其制备方法。第一方面，本申请提供一种防控非洲猪瘟病毒asfv的单原子石膏材料，采用如下的技术方案：一种防控非洲猪瘟病毒asfv的单原子石膏材料，由以下原料制成：单原子材料和建筑石膏，其中单原子材料和建筑石膏的质量比为1:(7-10)。通过采用上述技术方案，本申请中所用单原子材料可高效活化活化空气中的氧，产生活性氧物种，氧化asfv病毒的蛋白质、遗传物质等，从而可以达到高效灭杀asfv病毒，防控非洲猪瘟传染的目的。优选的，所述单原子材料由载体和过渡金属盐组成，所述载体为多孔生石膏，所述过渡金属盐中的过渡金属以单原子形式负载在多孔生石膏表面和孔道内壁上。通过采用上述技术方案，由于多孔生石膏载体为多孔结构，使得载体表面和内壁均可负载过渡金属，且多孔结构具有优良的吸附效果，可以将asfv病毒吸附质多孔载体内，使得设置于多孔生石膏表面的过渡金属可活化空气中的氧，产生活性氧物种，且设置于多孔生石膏孔道内部的过度金属可以灭杀多孔生石膏所吸附的asfv病毒，使得载体你的单原子可高效持久灭杀病毒。优选的，所述过渡金属盐中的过渡金属和载体的质量比为1:(60-210)，所述过渡金属盐中的过渡金属选自cu、ag、zn中的一种或多种组合。通过采用上述技术方案，cu、ag、zn均可负载于载体表面和内部，且三者进行复配后可以达到更好的灭杀病毒的效果。优选的，所述的建筑石膏选自纯度85％以上的天然石膏、烟气脱硫石膏中的任意一种，其中所述建筑石膏的初凝时间大于等于3min，所述建筑石膏的2h抗折强度大于等于2.0mpa。通过采用上述技术方案，通过限定建筑石膏的规格，一方面可以使得建筑石膏可以与单原子材料混合更加均匀，此外可赋予本申请所制备的单原子石膏材料优良的强度和适适宜的凝结时间。第二方面，本申请提供一种防控非洲猪瘟病毒asfv的单原子石膏材料的制备方法，采用如下的技术方案：一种防控非洲猪瘟病毒asfv的单原子石膏材料的制备方法，包括以下步骤：s1，单原子材料的制备；s2，将建筑石膏和s1中的单原子材料按比例混合均匀，即得所制的单原子石膏材料，所述的建筑石膏粒径为80-150目。通过采用上述技术方案，本申请仅需通过将单原子材料与建筑石膏按比例简单混合搅拌便可制得，操作简单便利，有利于大规模生产使用。优选的，所述s1中单原子材料的制备包括以下步骤：s11，多孔生石膏载体的制备；s12，过渡金属盐前驱体的制备；s13，单原子材料前驱体的制备：将步骤s11制得的载体以3-10g/min的速度加入步骤s12制得的过渡金属盐前驱体中，其中过渡金属和载体的质量比为1:(60-210)，所得的混合液超声30min后，混合搅拌混合12-30h，再经蒸馏水冲洗过滤至中性后，烘干研磨至粒径为1-1.2μm，制得单原子材料前驱体粉末；s14，高温活化处理，将步骤s13中的单原子材料前驱体粉末经高温活化处理，制得单原子材料。通过采用上述技术方案，通过超声混合可以实现将过渡金属均匀复合于载体外壁和内壁，且通过研磨步骤可以减少单原子材料的粒径，进而提高单原子材料与建筑石膏的混合均匀性，从而充分发挥单原子材料灭杀asfv病毒的效果。优选的，所述多孔生石膏载体的制备包括以下步骤：s111，在100g粒径为70-200目的生石膏中加入100gph＝7.5-8的碳酸钠溶液，两者在室温下混合搅拌0.5-2小时，使溶液充分发生复分解反应，生成难溶于水的碳酸钙；s112，将混合物反复冲洗过滤至中性，固体物置于80℃鼓风干燥箱干燥1-2h；s113，焙烧膨化，将s112中的干燥产物于550-600℃焙烧10-20min后，制备得到固体a；s114，将固体a反复用蒸馏水冲洗至中性，在80-100℃鼓风干燥箱干燥1.5-2h，即可制得多孔生石膏载体。通过采用上述技术方案，通过高温焙烧使得生石膏表面形成多孔结构，提高了载体的吸附能力，此外通过s111和s112步骤可以提高载体的纯度，有利于载体复合更多的过渡金属。优选的，所述s113中焙烧膨化的具体实现方式为：将s112中的干燥产物于550-600℃，压力为0.7-0.8mpa条件下，焙烧10-20min，待焙烧结束后冷却至室温，将所得的固体研磨至粒径为0.8-2μm得到固体a。通过采用上述技术方案，焙烧膨化使得载体形成多孔结构，且通过温度和压力的控制可以使得膨化所形成的多孔结构的吸附能力得以改善，且膨化后的固体进行研磨可以提高载体与过度金属混合的均匀性，使得更多的过度金属可以复合于载体上，从而进一步提高本申请灭杀asfv的能力。优选的，所述过渡金属盐选用过渡金属硝酸盐，所述s12中过渡金属盐前驱体的制备的具体实现方式为：将20ml的5％氨水溶液以8-20μl/秒的速度缓慢滴加入100ml过渡金属硝酸盐水溶液内混合搅拌，其中金属盐溶液为5-100g/l，将混合液在30min内升至60℃，继续以转速为300-600rpm搅拌3-4h，待反应结束后冷却至室温，制得过渡金属盐前驱体。通过采用上述技术方案，通过制备过渡金属前驱体，从而有利于过渡金属复合于载体表面和孔道内壁。优选的，所述s14中高温活化处理的具体实现方式为：将s13中的单原子材料前驱体粉末在5％氢氩混合气气氛中780-900℃温度加热2-4h进行加热处理，冷却后研磨粒径为0.8-1μm制得单原子材料。通过采用上述技术方案，一方面可对制备的单原子材料前驱体粉末进行高温活化，增强其活化氧的能力，且通过限定在氢氩混合气氛中进行活化，从而减少了单原子前驱体粉末由于温度过高发生氧化的可能性。综上所述，本申请具有以下有益效果：1、本申请中采用了单原子材料，单原子材料可高效活化空气中的氧，产生活性氧物种灭杀asfv病毒，起到高效预防非洲猪瘟的目的，此外单原子材料和建筑石膏均无毒无害，对环境无污染，且对动物体和人类无副作用；2、本身采用了多孔生石膏作为载体，且过渡金属以单原子形式负载在载体表面和孔道内壁上，孔结构可有效吸附猪舍各个角落分散的可传染的asfv病毒，使得设置于载体内部的过渡金属可对载体吸附的病毒进行灭杀，进一步提高了本申请预防非洲猪瘟能力；3、本申请的方法，按配比将单原子材料和建筑石膏混合均匀，操作容易，使用者只需要按照石膏施工工艺涂在在猪舍墙面、地板等位置，形成立体防控体系，既有高效抗非洲猪瘟的功效，却没有由每天高温消毒或者使用消毒剂消毒带来的人工成本和材料成本的压力，有良好的经济效益。附图说明图1是实施例3所制备的单原子材料的电镜扫描图。具体实施方式以下结合附图和实施例对本申请作进一步详细说明。原料实施例实施例1一种防控非洲猪瘟病毒asfv的单原子石膏材料的制备方法，包括以下步骤：s1，单原子材料的制备,其具体包括以下步骤：s11，多孔生石膏载体的制备，具体步骤为：s111，在100g粒径为100目的生石膏中加入100gph＝8的碳酸钠溶液，两者在室温、转速为500rpm的条件下混合搅拌1小时，使溶液充分发生复分解反应；s112，将s111制备的混合物反复冲洗过滤至中性，固体物置于鼓风干燥箱内于80℃温度下干燥2h；s113，焙烧膨化，将s112中的干燥产物于反应釜550℃，釜内压力为0.8mpa条件下，焙烧10min，待焙烧结束后冷却至室温，将所得的固体用行星球磨机(氧化锆球磨罐)研磨至粒径为0.8-2μm得到固体a；s114，将固体a反复用蒸馏水冲洗至中性，在80℃鼓风干燥箱干燥1.5-2h，即可制得多孔生石膏载体；s12，过渡金属盐前驱体的制备：将20ml的5％氨水溶液以10μl/秒的速度缓慢滴加入100ml过渡金属硝酸盐水溶液内混合搅拌，其中过渡金属硝酸盐水溶液包括5g/l硝酸银和100g/l硝酸铜水溶液，其中5g/l硝酸银和100g/l硝酸铜水溶液的体积比为1:1，将混合液在30min内升至60℃，继续以500rpm转速搅拌3.5h，待反应结束后冷却至室温，制得过渡金属盐前驱体；s13，单原子材料前驱体的制备：将步骤s11制得的载体以5g/min的速度加入步骤s12制得的过渡金属盐前驱体中，其中过渡金属和载体的质量比为1:100，所得的混合液超声30min后，混合搅拌混合12h，再经蒸馏水冲洗过滤至中性后，放入鼓风干燥箱80℃烘干2h，接着用球磨机研磨至粒径为1μm，制得单原子材料前驱体粉末；s14，高温活化处理：将s13中的单原子材料前驱体粉末在5％氢氩混合气气氛中于800℃温度下进行加热处理2h，冷却后用球磨机研磨至粒径为1μm制得单原子材料，所制得的单原子材料含有的高温原位热解的金属以单原子的形式负载在载体表面和孔道内壁上；s2，将建筑石膏筛分至粒径为100目，将s1制备得到的单原子材料和筛分后的建筑石膏按质量比为1:9的比例加入搅拌器内，以500rpm转速搅拌3h，即得所制的单原子石膏材料。实施例2实施例2与实施例1的不同之处在于：s12中过渡金属硝酸盐水溶液选择不同，实施例2在s12中所用过渡金属硝酸盐水溶液包括5g/l硝酸银和100g/l硝酸锌水溶液。实施例3实施例3与实施例1的不同之处在于：s12中过渡金属硝酸盐水溶液选择不同，实施例3在s12中所用过渡金属硝酸盐水溶液包括5g/l硝酸银、200g/l硝酸铜和200g/l硝酸锌水溶液，其中5g/l硝酸银、200g/l硝酸铜和200g/l硝酸锌水溶液的体积比为1:1:1。实施例4实施例4与实施例1的不同之处在于：s12中过渡金属硝酸盐水溶液选择不同，实施例4在s12中所用过渡金属硝酸盐水溶液包括200g/l硝酸铜和200g/l硝酸锌水溶液，其中200g/l硝酸铜和200g/l硝酸锌水溶液的体积比为1:1。实施例5实施例5与实施例1的不同之处在于：s12中过渡金属硝酸盐水溶液选择不同，实施例5在s12中所用过渡金属硝酸盐水溶液全部为200g/l硝酸铜溶液。实施例6实施例6与实施例1的不同之处在于：s12中过渡金属硝酸盐水溶液选择不同，实施例6在s12中所用过渡金属硝酸盐水溶液全部为5g/l硝酸银溶液。实施例7实施例7与实施例1的不同之处在于：s12中过渡金属硝酸盐水溶液选择不同，实施例7在s12中所用过渡金属硝酸盐水溶液全部为200g/l硝酸锌水溶液。实施例8实施例8与实施例1的不同之处在于：s2步骤不同，实施例8的s2具体为：将建筑石膏中筛分至粒径为100目，将s1制备得到的单原子材料和筛分后的建筑石膏按质量比为1:7的比例加入搅拌器内，以500rpm转速搅拌3h，即得所制的单原子石膏材料。实施例9实施例9与实施例1的不同之处在于：s2步骤不同，实施例9的s2具体为：将建筑石膏中筛分至粒径为100目，将s1制备得到的单原子材料和筛分后的建筑石膏按质量比为1:10的比例加入搅拌器内，以500rpm转速搅拌3h，即得所制的单原子石膏材料。实施例10实施例10与实施例1的不同之处在于：实施例10在s13中所用的过渡金属和载体的质量比为1:60。实施例11实施例11与实施例1的不同之处在于：实施例11在s13中所用的过渡金属和载体的质量比为1:210。对比例对比例1对比例1与实施例5的不同之处在于：对比例1在s13中所用的过渡金属和载体的质量比为1:300。对比例2对比例2与实施例6的不同之处在于：对比例2在s13中所用的过渡金属和载体的质量比为1:300。对比例3对比例3与实施例7的不同之处在于：对比例3在s13中所用的过渡金属和载体的质量比为1:300。对比例4对比例4与实施例4的不同之处在于：对比例4在s13中所用的过渡金属和载体的质量比为1:300。对比例5对比例5与实施例1的不同之处在于：对比例5在s13中所用的过渡金属和载体的质量比为1:300。对比例6对比例6与实施例2的不同之处在于：对比例6在s13中所用的过渡金属和载体的质量比为1:300。对比例7对比例7与实施例3的不同之处在于：对比例7在s13中所用的过渡金属和载体的质量比为1:300。对比例8对比例8与对比例7的不同之处在于：对比例8在s12中5g/l硝酸银、200g/l硝酸铜和200g/l硝酸锌水溶液的体积比为1:0.8:0.8。对比例9对比例9与对比例7的不同之处在于：对比例9在s12中5g/l硝酸银、200g/l硝酸铜和200g/l硝酸锌水溶液的体积比为1:1.2:1.2。对比例10对比例10与实施例3的不同之处在于：s13的单原子材料前驱体的制备不同，对比例10的s13具体为：将步骤s11制得的载体以5g/min的速度加入步骤s12制得的过渡金属盐前驱体中，其中过渡金属和载体的质量比为1:100，所得的混合液搅拌混合12h，再经蒸馏水冲洗过滤至中性后，放入鼓风干燥箱80℃烘干2h，接着用球磨机研磨至粒径为1μm，制得单原子材料前驱体粉末。对比例11对比例11与实施例3的不同之处在于：s13的单原子材料前驱体的制备不同，对比例11的s13具体为：将生石膏以5g/min的速度加入步骤s12制得的过渡金属盐前驱体中，其中过渡金属和生石膏的质量比为1:100，所得的混合液超声30min后，混合搅拌混合12h，再经蒸馏水冲洗过滤至中性后，放入鼓风干燥箱80℃烘干2h，接着用球磨机研磨至粒径为1μm，制得单原子材料前驱体粉末。对比例12对比例12与实施例3的不同之处在于：s113的焙烧膨化不同，对比例12的s113具体为：将s113中的干燥产物于反应釜550℃，釜内压力为0.5mpa条件下，焙烧10min，待焙烧结束后冷却至室温，将所得的固体用行星球磨机(氧化锆球磨罐)研磨至粒径为0.8-2μm得到固体a。对比例13对比例13与实施例3的不同之处在于：s12的过渡金属盐前驱体的制备，对比例13的s12具体为：将20ml的水以10μl/秒的速度缓慢滴加入100ml过渡金属硝酸盐水溶液内混合搅拌，其中过渡金属硝酸盐水溶液包括5g/l硝酸银和100g/l硝酸铜水溶液，其中5g/l硝酸银和100g/l硝酸铜水溶液的体积比为1:1，将混合液在30min内升至60℃，继续以500rpm转速搅拌3.5h，待反应结束后冷却至室温，制得过渡金属盐前驱体。对比例14对比例14与实施例3的不同之处在于：s12的过渡金属盐前驱体的制备，对比例14的s12具体为：将20ml直接倒入100ml过渡金属硝酸盐水溶液内混合搅拌，其中过渡金属硝酸盐水溶液包括5g/l硝酸银和100g/l硝酸铜水溶液，其中5g/l硝酸银和100g/l硝酸铜水溶液的体积比为1:1，将混合液在30min内升至60℃，继续以500rpm转速搅拌3.5h，待反应结束后冷却至室温，制得过渡金属盐前驱体。对比例15对比例15与实施例3的不同之处在于：s13的过渡金属盐前驱体的制备，对比例15的s12具体为：将20ml的5％氨水溶液以10μl/秒的速度缓慢滴加入100ml过渡金属硝酸盐水溶液内混合搅拌，其中过渡金属硝酸盐水溶液包括5g/l硝酸银和100g/l硝酸铜水溶液，其中5g/l硝酸银和100g/l硝酸铜水溶液的体积比为1:1，以500rpm转速搅拌3.5h，待反应结束后冷却至室温，制得过渡金属盐前驱体。对比例16对比例16与实施例3的不同之处在于：s14的高温活化处理，对比例16的s14具体为：将s13中的单原子材料前驱体粉末在空气气氛中于800℃温度下进行加热处理2h，冷却后用球磨机研磨至粒径为1μm制得单原子材料，所制得的单原子材料含有的高温原位热解的金属以单原子的形式负载在载体表面和孔道内壁上。性能检测试验抗asfv病毒实验：对实施例1-11、对比例1-16制得的一种单原子石膏材料和建筑石膏材料进行病毒灭活实验，检测方法参照《消毒技术规范》2002年版-2.1.1.10.7：步骤1，病毒悬液的制备：(1)从液氮中取出冻存的试验用宿主细胞(vero细胞)，在37℃温水中迅速融化，用毛细吸管移植于含有细胞维持液的细胞管内，吹吸数次，使混匀，立即离心(3000r/min，3min)，去上清液。再加入适当的细胞维持液，吹吸数次，使混匀，同上离心后，转种于加有10ml完全培养基的培养瓶中。逐日观察细胞生长情况，在细胞长满单层时，用于消毒试验。(2)取出低温冻存的试验病毒毒种(非洲猪瘟病毒asfv)，37℃水浴融化，用细胞维持液作10倍稀释，然后接种于已经长满单层细胞的细胞瓶内，置37℃温箱中，使与细胞吸附、生长。逐日观察病变，待3/4细胞出现病变时，收获病毒。(3)将含有病毒及宿主细胞的培养液，在冰浴条件下，用超声波(或反复冻融)破碎宿主细胞，释放病毒。然后，尽快离心(6000r/min，15min)去除沉淀(主要为细胞碎片)，上清液即为所需的病毒悬液。按每管1.0ml分装于无菌离心管(1.5ml)中。步骤2，实验组，将实施例1-11、对比例1-16制备的单原子石膏材料和建筑石膏按照施工工艺涂在直径为90mm的培养皿上，石膏自然风干一天，向培养皿放入20ml去离子水，置20℃+1℃水浴中5min后，吸加10ml病毒悬液，混匀。待作用至试验预定的灭活病毒时间24h，加入10ml去离子水，混匀。根据试验规定量，吸取该最终样液(或以对病毒无害的稀释液作系列稀释)，进行随后的病毒滴度测定。步骤3，对照组，取三个干净的培养皿，其中一个涂刷纯的建筑石膏作为对照组1、一个表面涂抹消毒液(威露士消毒液)作为对照组2、一个只涂抹去离子水作为空白对照组，仅向对照组2和空白对照组培养皿放入20ml去离子水，将三个对照组置20℃+1℃水浴中5min后，吸加10ml病毒悬液，混匀。待作用10min加入10ml去离子水，混匀。进行随后的病毒滴度测定。试验重复3次，按公式计算病毒灭活率：x＝(c-d)/c×100％式中：x——病毒灭活率，％；c——空白对照组平均病毒总数；d——实验组平均病毒总数。表2实施例1-11、对比例1-16、对照组1-2和空白对照组的抗asfv病毒实验测试参数组别实施例1实施例2实施例3实施例4实施例5病毒灭活率≥99.9％≥99.9％≥99.9％≥99.9％≥99.9％组别实施例6实施例7实施例8实施例9对比例10病毒灭活率≥99.9％≥99.9％≥99.9％≥99.9％≥99.9％组别对比例11对比例1对比例2对比例3对比例4病毒灭活率≥99.9％94.2％94.9％94.1％95.5％组别对比例5对比例6对比例7对比例8对照组9病毒灭活率96.3％95.6％97.5％97.5％96.9％组别对比例10对比例11对比例12对比例13对照组14病毒灭活率97.1％92.2％94.7％95.0％95.9％组别对比例15对比例16对照组1对照组2空白对照组病毒灭活率95.3％95.5％≤1％86.2％≤1％结合实施例1-11、对照组1-2和空白对照组并结合表2可以看出，实施例1-11所制备得到单原子石膏材料对非洲猪瘟病毒asfv均有良好的灭活性，病毒灭活率均达到了99.9％；但建筑石膏组和空白对照组病毒灭活率均较差，表明了本专利制备的单原子石膏材料可高效灭杀asfv病毒，达到防控非洲猪瘟的目的。结合实施例1-11、对比例1-9、对照组1-2和空白对照组并结合表2可以看出，过渡金属原子通过复配后可以进一步提高对非洲猪瘟病毒asfv灭活率。本具体实施例仅仅是对本申请的解释，其并不是对本申请的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本申请的权利要求范围内都受到专利法的保护。当前第1页12