Enzymatically Synthesis of Bisphenol a and Optimization of the Reaction Conditions

Abstract

Bisfenol A'nın enzimatik polimerleşme reaksiyonu tampon ortamında, kesikli bir reaktörde gerçekleştirilmiştir. Polimerleşme reaksiyonunu başlatmak için Trametes versicolor ATTC 200801'den elde edilen lakkaz enzimi kullanılmıştır. Reaksiyonun maksimum başlangıç reaksiyon hızını veren optimum koşulların belirlenmesi için Design Expert 6.0 paket programı kullanılmıştır. Bu program için monomer (Bisfenol-A) konsantrasyonu (100-1000ppm), pH(3-8), sıcaklık(20-50 oC), çözücü miktarı(%10-50 metanol), çözünmüş oksijen derişimi(2-25ppm) sistem değişkenleri olarak Design Expert 6.0 paket programına uygulanarak Plackett-Burman Design tarafından önerilen 12 deney yapılmıştır. Buna göre en etkin parametler %13 hata oranına göre sıcaklık, % çözücü miktarı ve monomer konsantrasyonu olarak belirlenmiştir. Bu parametler için; diğer iki parametrenin maksimum sonuç verdiği değerde sabit tutularak Steepest-Ascent deneyleri uygulanmıştır. pH=5,5 olan Na-asetat tamponu, 15 ppm çözünmüş oksijen konsantrasyonunda, 250 rpm karıştırma hızında, çözücü olarak metanol kullanılarak lakkaz enzimi katalizörlüğünde 11 deney yapılmış ve en etkin değerler olarak monomer konsantrasyonu 760 ppm, sıcaklık 32oC, çözücü miktarı %16 olarak bulunmuştur. En etkin aralıklara Merkezi Kompozit Tasarım deneyleri(MKT) uygulanmış ve program yardımı ile istatistiksel analiz yöntemi ile değerlendirilmiştir. Elde edilen sonuçlar ile proses değişkenleri arasındaki ilişki Design Expert 6.0 programında ANOVA bölümündeki sayısal değerler ile değerlendirilmiştir. Deney sonuçlarına göre optimum başlangıç reaksiyonu için çözücü miktarı, sıcaklık ve monomer konsantrasyonu sırasıyla %16, 32 oC, 760 ppm olarak bulundu. Belirlenen kuadratik modelin uygunluğu R2 katsayı değerinin saptanması ile gösterilmiş ve modelin istatistiksel önemi programdaki F testi ile kontrol edilmiştir.Anahtar kelimeler: Bisfenol A, Cevap Yüzey Yöntemi, Enzimatik polimerizasyon, Lakkaz

Enzymatic oxidative polymerization of bisphenol-A has been carried out in buffer medium at room temperature in a batch reactor. Laccase enzyme derived from Trametes versicolor(ATCC 200801) has been used for start to polymerization reaction as enzyme catalyst. Design Expert 6.0® trial version has been utilized to optimize the medium conditions for maximizing the initial polymerization reaction rate. The most effective parameters of temperature, quatily of solvent and concentration of monomer have been determined according to rate of fault which was at % 13 for these parameters the experiments of steepest-Ascent has been applied with the other two paramennts which has been heldstable at the maximum value.11 experiments have been made in the buffer of asetic acid (pH=5.5)in there 15 ppm oxyjen was dissolved and that solution was mixed at 250 rpm and for solvent the mehanol was used. Also the laccase was used as catalyst enzyme.The effective parameters were, the concentration of monomer was 760 ppm, tempereture 320C, and quantity of solvent %16. with the most effective ranges Central Compozit Dizayn (CCD) has been applied and with the assistancing of program the mehods of statically analysis has been utized obtained results (initial rection rates) evaluated with Design Expert 6.0® trial version by statically methods. In this step results(responses of program) were processed using Design Expert 6.0® program including ANOVA to obtain the interaction between the process variables and responses. The optimum medium temperature, quantity of solvent and Bisphenol A concentration were determined to be 32 oC, %16 and 760 ppm respectively. The quality of the fit of quadratic model was expressed by the coefficient of determination R2, and its statical significance was checked by the F-test in the same program.Key words: Bisphenol-A, Response Surface Methodology (RSM), Enzymatically polymerization, Laccase