Atık sulardan fenolik bileşiklerin uzaklaştırılması için yeni nesil destek malzemeleri
Tezin Türü: Yüksek Lisans
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Hacettepe Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Kimya A.B.D., Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 2014
Tezin Dili: Türkçe
Öğrenci: TUĞBA DOĞAN
Asıl Danışman (Eş Danışmanlı Tezler İçin): SERAP ŞENEL
Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu
Özet:Atık su arıtımı, yasal sınırlamaların ötesinde, ekosistem ve insan sağlığını korumak için gereklidir. Demir-çelik, petro-kimya, boya, ilaç vb. endüstrilerde yaygın kullanım alanına sahip olması fenol ve türevlerini atık sular için başlıca kirleticilerden yapmaktadır. Sunulan çalışmada atık sulardan fenolik bileşiklerin enzimatik yükseltgeme yöntemi ile arıtımı hedeflenmiştir. Enzimatik yükseltgeme tekniğinde, elektron alıcısı olarak moleküler oksijeni kullanarak çeşitli fenolik bileşikleri yükseltgeyebilme yeteneğinden dolayı Trametes versicolor lakkazın kullanımı tercih edilmiştir. Üretim maliyetini düşürmesi, tekrar kullanılabilirliği, depolama kararlılığı ve tepkime sonunda ortamdan kolaylıkla uzaklaştırılabilmesi gibi avantajlarından dolayı serbest enzim yerine immobilize enzim kullanımı tercih edilmiştir. Yığın polimerizasyonu tekniği ile sentezlenen makrogözenekli poli(glisidil metakrilat) [P(GMA)] kriyojeli lakkaz enzimi immobilizasyonunda kullanılmak üzere yeni bir destek malzemesi olarak hazırlanmıştır. Kriyojelin sentezi çapraz bağlayıcı EGDMA (etilenglikol dimetakrilat) varlığında, GMA (glisidil metakrilat) ve HEMA (2-hidroksietil metakrilat) komonomerlerine APS (amonyum persülfat) ve TEMED (N,N,N',N'-tetra-metiletilendiamin) başlatıcı ve aktivatör çiftlerinin ilave edilmesiyle gerçekleştirilmiştir. Destek malzemesi olarak kullanılmak üzere sentezlenen P(GMA) kriyojeline lakkaz immobilizasyonu, GMA epoksi gruplarına lakkaz amino gruplarının nükleofilik saldırısı sonucu kovalent bağlanma yöntemi ile gerçekleştirilmiştir. Fourier dönüşümlü kızılötesi spektrofotometresi (FTIR) ile enzim immobilizasyonu ile P(GMA) kriyojelinde meydana gelen yapısal değişiklikler saptanmıştır. Ayrıca makrogözenekli kriyojelik destek malzemesi, taramalı elektron mikroskobu (SEM) ve şişme testleri ile karakterize edilmiştir. 24 saat lakkaz ile inkübe edilen P(GMA) kriyojelinin şişme değeri % 572 olarak bulunmuştur. Lakkaz aktivite tayini substrat olarak kullanılan ABTS (2,2'-azino-bis-(3-etilbenzotiyazdin-6-sulfonik asit)) sulu çözeltileriyle farklı ortam koşullarında kesikli sistemde belirlenmiştir. pH, tepkime süresi, sıcaklık, enzim derişimi, substrat derişimi ve depolama süresinin immobilize enzimin aktivitesi üzerine etkisi belirlenmiş ve serbest enzim ile karşılaştırılmıştır. Arrhenius eşitliğinden yararlanarak tepkime aktivasyon enerjisi (Ea) serbest ve immobilize lakkaz için sırasıyla 27.0 kJ.mol-1 ve 28.8 kJ.mol-1 olarak hesaplanmıştır. Serbest lakkaz için Km ve Vm değerleri sırasıyla 165.1 µM ve 55.2 µM.dak-1, immobilize lakkaz için ise Km ve Vm değerleri sırasıyla 156.0 µM ve 1.57 µM.dak-1 olarak Lineweaver-Burk grafiği ile belirlenmiştir. Ayrıca immobilize enzimin 6 kez kullanım sonrası başlangıç aktivitesini % 82.5 oranında ve dört haftalık depolama periyodu sonunda aktivitesini % 72.0 oranında koruduğu saptanmıştır. Serbest enzim için ise dört haftalık depolama sonrası korunan aktivite başlangıç değerinin % 24.0'üdür. Çalışmanın son basamağında sıvı kromatografisi-tandem kütle spektrometresi (LCMS/MS) kullanılarak sulu çözeltideki model fenolik bileşiğin (3,5-dinitrosalisilik asit) lakkaz ile enzimatik yükseltgemesi sonrasındaki parçalanma ürünleri belirlenmiştir.