Beta-naftol`ün enzimatik polimerizasyonunun incelenmesi ve polimer karakterizasyonu

Abstract

2-NAFTOL'UN ENZIMATIK POLIMERIZASYONUNUN İNCELENMESİ VE POLİMER KARAKTERİZASYONU Yeliz Sabbağ ÖZ 2-naftol'ün enzimatik oksidatif polimerleşme reaksiyonu organik çözücü içeren sulu ortamda, 25°C sıcaklıkta ve kesikli bir reaktörde gerçekleştirildi. Polimerleşme reaksiyonunu başlatmak için Trametes versicolor (ATCC 200801) 'den elde edilen lakkaz enzimi kullanıldı. Polimerleşme reaksiyonun maksimum başlangıç reaksiyon hızını veren optimum koşullarının belirlenmesi için Design Expert 6.0 paket programına başvuruldu. Bu program için monomer konsantrasyonu, oksijen derişimi, pH, çözücü yüzdesi ve enzim derişimi sistem değişkenleri olarak belirlendi. Program için gerekli olan deneyler yapıldı ve başlangıç polimerizasyon hızları çözünmüş oksijen derişimi azalması bazında bulundu. İstatistiksel analiz yapan programdan en yüksek başlangıç polimerizasyon hızı için optimum koşullar elde edildi. Kinetik model belirleme çalışmalarında farklı 2-naftol ve çözünmüş oksijen derişimlerinde deneyler yapılarak başlangıç polimerizasyon 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. En uyumlu modelin 2-naftol ve çözünmüş oksijene göre Michaelis- Menten kinetik ifadesi olduğu görüldü. Reaksiyon sistemini tanımlayan biyokinetik katsayılar ve değerleri sırasıyla Vmax=1.038 ppmO2dak, Km=1991.3ppm ve Kmo2=2.464 ppm olarak hesaplandı. Farklı sıcaklıklarda elde edilen polimerleşme reaksiyon hızlarının Arrhenius eşitliği ile değerlendirilmesi ile aktivasyon enerjisi 74.5 kJ/mol olarak hesaplandı. Anahtar Kelimeler: Enzimatik polimerizasyon, 2-naftol, lakkaz, reaksiyon kinetiği Danışman: Prof. Dr. Abdurrahman TANYOLAÇ, Hacettepe Üniversitesi, Kimya Mühendisliği Bölümü

INVESTIGATION OF ENZYMATIC POLYMERIZATION OF 2-NAPHTHOL AND POLYMER CHARACTERIZATION Yeliz Sabbağ ABSTRACT Enzymatic oxidative polymerization of 2-naphthol was carried out in an organic- solvent aqueous media at 25°C, in a closed system. Laccase enzyme produced from Trametes versicolor (ATCC 200801) was used to start the enzymatic polymerization. Design Expert 6.0 software was used for the determination of optimum conditions for polymerization reaction rate. Monomer concentration, oxygen concentration, pH, solvent% and enzyme activity were selected as system variables for the program. The experiments specified by Design Expert were done to scan the specified range of variables and initial polymerization rate in terms of dissolved oxygen depletion rate were determined. From the program the optimum polymerization conditions were found for maximum initial polymerization reaction rates. During the kinetic model studies, the initial reaction rates were determined at various 2-naphthol 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 in dual combinations. The resulting best model consists of Michaelis-Menten kinetics for 2-naphthol and dissolved oxygen. The biokinetic parameters of the resultant kinetic model were calculated as Vmax=1.038 ppm02/min, Km=1991.3 ppm and K02=2.464 ppm. Polymerization reaction rates obtained at different temperatures were regressed in Arrhenius equation to yield activation energy of the reaction as 74.5 kJ/mol. Keywords: Enzymatic polymerization, 2-naphthol, laccase, reaction kinetics Advisor: Prof. Dr. Abdurrahman TANYOLAÇ, Hacettepe University, Department Of Chemical Engineering