Modifiye kitosan kompozitleri üzerinde lakkaz immobilizasyonu, karakterizasyonu ve immobilize enzim ile tekstil boyalarının giderim kinetiğinin incelenmesi
Immobilization of laccase on modified chitosan composite, characterization and investigation of the kinetics of color removal of textile dyes by immobilized enzyme.
Yazar: PELİN KUTLU
Danışman: PROF. DR. TÜLİN AYDEMİR
Celal Bayar Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Ana Bilim Dalı / Biyokimya Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2015
Konu: Kimya = Chemistry

Özet:
Reaktif boyalar; tekstil endüstrisinde parlak renkleri, mükemmel sabitlik dereceleri ve kolay uygulanabilirlikleri nedeniyle yaygın olarak kullanılmaktadır. Son yıllarda, atıksulardan boyar madde gideriminde biyolojik olarak arıtılmasına ilişkin araştırmalar artmıştır. 
Bu çalışmada kitosan (Kit), indirgenmiş grafen oksit (RGO), manyetit (Fe3O4), glutaraldehit ile modifiye edilerek Kit-RGO ve Kit-RGO-Fe3O4 boncukları elde edildi. Kitosan kompozit boncukların IR, SEM, XRD, TGA ve VSM cihazları kullanılarak karakterizasyon çalışmaları yapıldı. Trametes versicolor (EC 1.10.3.2.) lakkaz enzimi kitosan kompozit boncuklar üzerine immobilize edildi ve immobilizasyonunda en iyi aktivite gösterdikleri koşullar belirlenerek kinetik parametreleri bulundu. İmmobilize lakkaz örneklerinin termal kararlılıkları, depolama kararlılıkları, inhibitör etkisi ve organik solventlere karşı stabilitesi araştırıldı ve sentetik tekstil boyası olan Reaktif Mavi 21 (RM 21)' i içeren sulu çözeltiden giderimi incelendi. İmmobilizasyon verimleri ve gram taşıyıcı başına elde edilen enzim aktiviteleri, taşıyıcı olarak Kit-RGO kullanıldığında sırasıyla % 55.29 ve 2.372 U g-1, Kit-RGO-Fe3O4 kullanıldığında ise % 57.07 ve 2.50 U g-1 olarak hesaplandı. Serbest lakkaz için optimum pH 4.0, immobilize enzimleri için optimum pH 5.0 ve optimum sıcaklıklar ise 40 °C olarak belirlendi. Organik solvent, inhibitör, termostabilite ve depolama çalışmaları sonucunda immobilize enzimlerin serbest enzime göre daha kararlı ve daha az inhibe olduğu bulundu. Çalışmada, etkili bir boya giderimi için pH, reaksiyon süresi, enzim immobilize boncuk miktarı, iyonik şiddet etkisi, boya konsantrasyonu ve sıcaklık gibi farklı parametrelerde enzimatik boya giderimi incelendi. Ayrıca muamele edilmiş boya çözeltileri ile fitotoksisite çalışmaları yapıldı.

Abstract:
Reactive dyes are widely used in textile industry due to their bright colors, excellent colorfastness and easy applicability. In recent years, the researches related to utilization of the biological treatment to remove dyes from waste water have increased. In present work, chitosan (Kit) was modified by reduced graphene oxide (RGO), magnetite (Fe3O4) and glutaraldehyde (GA) and obtained Kit-RGO and Kit-RGO-Fe3O4 beads. Chitosan composite beads were characterized by IR, SEM, XRD, TGA and VSM. Laccase from Trametes versicolor (EC 1.10.3.2.) were immobilized on chitosan composite beads and the conditions in which immobilized laccases showed their maximum activities and the kinetic parameters were determined. The thermal stabilities, storage stabilities, effect of inhibitors and organic solvents stabilities of all immobilized laccase preparations were researched and synthetic textile dye, reactive blue 21 was removed by immobilized laccases from aqueous solutions. The immobilization yields and the activities per gram carrier were calculated 55.29 % and 2.372 U g-1 for Kit-RGO, 57.07 % and 2.50 U g-1 for Kit-RGO-Fe3O4, respectively. Optimum pH was found as pH 4.0 for free laccase and found as pH 5.0 for immobilized enzyme, and optimum temperature was found as 40 °C. As a result of the organic solvents studies, thermal stabilities, storage stabilities, effect of inhibitors immobilized laccases were found to be more stable and less inhibited than free laccase. In this study, for effective dye decolorization various parameters were investigated on enzymatic decolorization. Furthermore, phytotoxicity was performed using decolorized dye solution.