TEKSTİL ATIK SUYUNDA HRP-CLEA İLE HİDROJEN PEROKSİDİN GİDERİLMESİ İÇİN ÖLÇEKBÜYÜTME TASARIMININ MODELLENMESİ VE SİMÜLASYONU

MODELLING AND SIMULATION OF SCALE-UP DESIGN FOR THE REMOVAL OF HYDROGEN PEROXIDE WITH HRP-CLEA IN TEXTILE WASTEWATER

Özet

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 fazlaH2O2 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 H2O2giderimi 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.

Abstract

Hydrogen peroxide is a strong oxidant chemical used as a bleach in the textile industry andit is important to remove it from water before being released to the environment. Theoxidizing substrate of peroxidase (HRP) enzyme is hydrogen peroxide. In this study, cross linked aggregates (CLEA) of HRP enzyme were used to remove hydrogen peroxide andglutaraldehyde (GA) was used as a crosslinking agent. When the kinetic constants of thefree peroxidase enzyme were calculated, saturation constant was 0,06965 mmol H2O2/Land maximum specific rate constant was found as 0.0232 mmol H2O2/L.sec. Averagesaturation 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.secin wastewater without dye. More then 90 % H2O2 removal was achieved in 15 minutes withHRP-CLEA. The removal of the wastewater containing H2O2 (0.02M) was completed in fiveminutes. In the scale-up approach, the data was evaluated using the Euler solutionalgorithm and the H2O2 removal in the efficiency factor range where the kinetic constantschange was calculated. Assuming the reaction rate changes linearly, the activityvariations that will occur during scaling up with the enzyme in aggregate form weredetermined in the range of 125% -50%, and the industrial-scale design was modelled bytaking into account the activity factors. In scaling up, concentrations that will occur in theincreased reaction volume have been simulated. The results obtained showed that HRP CLEAs are more advantageous than free enzyme in terms of time and cost.