Resorsinol`ün enzimatik polimerizasyon kinetiğinin incelenmesi

Abstract

RESORSİNOL'ÜN ENZİMATİK POLİMERİZASYON KİNETİĞİNİN İNCELENMESİ Murat BAYBALI OZ Resorsinol'ün enzimatik oksidatif polimerleşme reaksiyonu sulu ortamda, 25°C sıcaklıkta ve kesikli bir reaktörde gerçekleştirildi. Polimerleşme reaksiyonunu başlatmak için Trametes versicolor' den elde edilen lakkaz enzimi kullanıldı. Polimerleşme reaksiyonun optimizasyonu için Design Expert 6.0 paket programı kullanıldı. Bu program için monomer konsantrasyonu, oksijen derişimi ve pH sistem değişkenleri olarak belirlendi. Programın belirlenen aralıkları taraması için gerekli olan deneyler yapıldı ve ilk hızlar bulundu. İstatistiksel analiz yapan programdan hızı maksimize eden optimum koşullar elde edildi. Buna göre en yüksek başlangıç polimerizasyon hızı 0.0675 ppm/dak olarak T= 25°C'de pH=5, 1505 mg/L monomer derişimi ve 15 ppm çözünmüş oksijen derişiminde elde edildi. Kinetik model belirleme çalışmalarında farklı resorsinol ve çözünmüş oksijen derişimlerinde deneyler yapılarak başlangıç reaksiyon hızları bulundu. Elde edilen veriler nonlineer regresyon yapabilen Systat 10 paket programı kullanılarak değişik enzim kinetiği ifadelerinin ikili kombinasyonlarıyla oluşturulan etkileşimli modelde en iyi uyum için sınandı. Oksijen inhibisyonu terimini de içeren bir kinetik modelin sistemi en iyi tanımlayan model olduğu saptandı. Reaksiyon sistemini tanımlayan biyokinetik katsayılar ve değerleri sırasıyla vm=0.155ppm 02/dak, Km=895.8mg/L, Ko2=4.8mg/L ve K,o2=127mg/L olarak bulundu. Farklı sıcaklıklarda elde edilen polimerleşme reaksiyon hızlarının Arrhenius eşitliği ile değerlendirilmesi ile aktivasyon enerjisi 50.34 kJ/mol olarak hesaplandı. Anahtar Kelimeler: Enzimatik polimerizasyon, resorsinol, lakkaz, reaksiyon kinetiği Danışman: Prof. Dr. Abdurrahman TANYOLAÇ, Hacettepe Üniversitesi, Kimya Mühendisliği Bölümü

INVESTIGATION OF ENZYMATIC POLYMERIZATION KINETICS OF RESORCINOL Murat BAYBALI ABSTRACT Enzymatic oxidative polymerization of resorcinol was carried out in aqueous media at 25°C, in a closed system. Laccase enzyme produced from Trametes versicolor is used to start the enzymatic polymerization. Design of Experiment software was used for the determination of optimum conditions for maximum initial polymerization rate. Monomer concentration, oxygen concentration and pH is determined as system variables. The experiments were done to scan the specified range of variables and initial reaction rates were found. According to the program optimization, maximum initial reaction rate was released as 0.0675 ppm/min at 25 °C, ph=5, monomer concentration of 1505 ppm and dissolved oxygen concentration of 15 ppm. During the kinetic model observation studies the initial reaction rates were determined at different resorcinol and dissolved oxygen concentrations. Data obtained from these experiments were processed with a software capable of nonlinear regression (Systat 10) for different enzyme kinetics expressions dual combinations. The resulting model which describes the system the best includes an inhibition term for oxygen. The biokinetic parameters of the resultant kinetic model were calculated as vm=0.155ppm 02/dak, Kc=895.8mg/L, Ko2=4.8mg/L ve K,o2=127mg/L Polymerization reaction rates obtained at different temperatures were processed in Arrhenius equation to yield activation energy of the reaction as 50.34 kJ/mol. Keywords: Enzymatic polymerization, resorcinol, laccase, reaction kinetics Advisor: Prof. Dr. Abdurrahman TANYOLAÇ, Hacettepe University, Department Of Chemical Engineering