Search

Hidrojen peroksit tekstil edüstrisinde ağartıcı olarak kullanılan kuvvetli bir oksidant kimyasaldır ve çevreye verilmeden önce atık sulardan giderilmesi önemlidir. Peroksidaz (HRP) enziminin oksitleyici substratı hidrojen peroksittir. Yapılan bu çalışmada, hidrojen peroksitin giderilmesinde HRP enzimi çapraz bağlı agregatlar (CLEA) şeklinde immobilize edilmiştir ve çapraz bağlayıcı ajan olarak glutaraldehit (GA) kullanılmıştır. Serbest peroksidaz enziminin kinetik sabitleri hesaplandığında doygunluk sabiti 0,06965 mmol H2O2/L ve, maksimum özgül hız sabiti Vm değeri ise 0.0232 mmol H2O2/L.sn olarak bulunmuştur. Boyasız hidrojen peroksitli atık suda HRP-CLEA ortalama Km doygunluk sabiti 0,00625 mmol H2O2/L, ortalama maksimum özgül hız sabiti Vm değeri ise 0.0699 x 10-3 mmol H2O2/L.sn olarak hesaplanmıştır. HRP-CLEA ile 15 dk içinde % 90 dan fazla H2O2 uzaklaştırma sağlanmıştır. H2O2 (0,02M) içeren atık suda giderim beş dakikada tamamlanmıştır. Ölçek büyütme yaklaşımında Euler çözüm algoritması kullanılarak veriler değerlendirilmiş ve kinetik sabitlerin değiştiği etkinlik faktör aralığında H2O2 giderimi hesaplanmıştır. Tepkime hızının doğrusal olarak değiştiği kabul edilerek elde edilen agregat formundaki enzimle ölçek büyütülmesi sırasında oluşacak aktivite farklılaşmaları %125-%50 aralığında belirlenmiş olup, bunlara bağlı etkinlik faktörleri dikkate alınarak endüstriyel boyutta tasarım modellenmiştir. Büyütülen tepkime hacminde oluşacak derişimler simule edilmiştir. Elde edilen sonuçlar HRP-CLEA’ların zaman ve maliyet açısından serbest enzime göre daha avantajlı olduğunu göstermiştir. Hydrogen peroxide is a strong oxidant chemical used as a bleach in the textile industry and it is important to remove it from water before being released to the environment. The oxidizing substrate of peroxidase (HRP) enzyme is hydrogen peroxide. In this study, crosslinked aggregates (CLEA) of HRP enzyme were used to remove hydrogen peroxide and glutaraldehyde (GA) was used as a crosslinking agent. When the kinetic constants of the free peroxidase enzyme were calculated, saturation constant was 0,06965 mmol H2O2/L and maximum specific rate constant was found as 0.0232 mmol H2O2/L.sec. Average saturation constant, Km of HRP-CLEA was found as 0,00625 mmol H2O2/L, and average maximum specific rate constant value, Vm, was calculated as 0.0699x10-3 mmol H2O2/L.sec in wastewater without dye. More then 90 % H2O2 removal was achieved in 15 minutes with HRP-CLEA. The removal of the wastewater containing H2O2 (0.02M) was completed in five minutes. In the scale-up approach, the data was evaluated using the Euler solution algorithm and the H2O2 removal in the efficiency factor range where the kinetic constants change was calculated. Assuming the reaction rate changes linearly, the activity variations that will occur during scaling up with the enzyme in aggregate form were determined in the range of 125% -50%, and the industrial-scale design was modelled by taking into account the activity factors. In scaling up, concentrations that will occur in the increased reaction volume have been simulated. The results obtained showed that HRPCLEAs are more advantageous than free enzyme in terms of time and cost.

TEZ7922 Tez (Yüksek Lisans) -- Çukurova Üniversitesi, Adana, 2010. Kaynakça (s. 59-64) var. ix, 65 s. : res. ; 29 cm. In this study, bovine liver catalase was immobilized as cross-linked catalase aggregates (CLEA-CAT) via precipitation with ammonium sulfate and cross-linking with glutaraldehyde. CLEA-CAT with the highest activity was obtained for the immobilization conditions as ammonium sulfate concentration % 70 (w/v), glutaraldehyde concentration 140 mM, pH 7.0 and immobilization duration 6 hours. The highest activity was obtained from CLEA-CAT prepared with 10 mg/ml CAT + 10 mg/ml Bovine serum albumin (BSA). The thermal stabilities, storage stabilities and usage in a batch type reactor of CLEA-CAT preparations were determined. Also, the images of CLEA-CAT preparations were investigated at scanning electron microscope. The conditions as pH, buffer concentration, temperature in which free catalase and CLEA-CAT preparations showed their maximum activities were determined as 7.5, 50 mM, 25°C for the free CAT and 7.5, 75 mM, 35°C for the CLEA-CAT, respectively. For free catalase at optimum defined conditions, Km, Vmax, kcat and kcat/Km values were calculated as 50 mM, 1.98x104 U/mg prot., 7.92x104 s-1 and 1.58x106 s-1M-1 and Km and Vmax values of CLEA-CAT were calculated as 43 mM and 2.0x103 U/g CLEA-CAT, respectively. It was determined that CLEA-CAT saved 30 % of its initial activity for 15 hours preincubation at 50 °C . However, free catalase saved 4 % of its initial activity at the same conditions. Free catalase was stored for 19 days at 5°C and saved 11 % of its initial activity, CLEA-CAT was stored for 2 months at 5°C and saved 10 % of its initial activity. CLEA-CAT preparations saved 29 % of their initial activities in a batch type reactor at the end of 32 usages. As a result of study, it was concluded that CLEA-CAT's thermal and storage stabilities were higher than that of free catalase and CLEA-CAT can be used for longer at extreme conditions. Bu çalışmada sığır karaciğer katalazı, amonyum sülfatla çöktürme ve glutaraldehitle çapraz bağlama yoluyla çapraz bağlı katalaz agregatları (CLEA-CAT) oluşturularak immobilize edilmiştir. En yüksek CLEA-CAT aktivitesinin görüldüğü; amonyum sülfat derişimi % 70 (w/v) glutaraldehit derişimi 140 mM, immobilizasyon pH'sı 7,0, immobilizasyon süresi 6 saat olarak belirlenmiştir. CLEA-CAT örneklerinin hazırlanmasında ortamdaki enzim+protein miktarının CLEA-CAT aktivitesi üzerine etkisinin incelenmesi sonucunda, en yüksek aktivite 10 mg/ml CAT + 10 mg/ ml sığır serum albumini (BSA) kullanılarak hazırlanan CLEA-CAT' dan elde edilmiştir. CLEA-CAT örneklerinin termal kararlılıkları, depolama kararlılıkları ve kesikli reaktörde kullanımları araştırılmıştır. Ayrıca, CLEA-CAT örneklerinin taramalı elektron mikroskobunda görüntüleri incelenmiştir. Serbest katalazın ve CLEA-CAT örneklerinin maksimum aktivite gösterdiği pH, tampon derişimi, sıcaklık gibi koşullar serbest katalaz ve CLEA-CAT için sırasıyla, 7,5, 50 mM, 25°C ve 7,5, 75 mM, 35°C olarak belirlenmiştir. Belirlenen optimum koşullarda serbest katalaz için Km, Vmax, kcat ve kcat/Km değerleri sırasıyla, 50 mM, 1,98x104 U/mg prot., 7,92x104 s-1 ve 1,58x106 s-1M-1, CLEA-CAT için ise sırasıyla, Km = 43 mM H2O2, Vmax=2,0x103 U/g CLEA-CAT olarak hesaplanmıştır. 50°C' de 15 saat inkübe edilen CLEA-CAT' ın başlangıç aktivitesinin % 30' unu, serbest katalazın ise aynı koşullarda başlangıç aktivitesinin % 4' ünü koruduğu belirlenmiştir. Serbest katalaz 5 °C' de 19 gün saklandığında başlangıç aktivitesinin % 11' ini korurken, CLEA-CAT örnekleri 5°C' de yaklaşık iki ay sonunda başlangıç aktivitesinin % 10' unu koruyabildiği belirlenmiştir. CLEA-CAT örneklerinin kesikli reaktörde 32 kullanım sonunda başlangıç aktivitesinin % 29'unu koruyabildiği saptanmıştır. Yapılan çalışma sonucunda CLEA-CAT' ın termal ve depolama kararlılıklarının serbest enzimden daha yüksek olduğu ve ekstrem koşullarda daha uzun süre kullanılabileceği gösterilmiştir. Bu çalışma Ç.Ü. Bilimsel Araştırma Projeleri Birimi tarafından desteklenmiştir. Proje No: FEF2009YL50.