Ultrasuodatusmembraanin modifiointi entsyymeillä suodatusominaisuuksien parantamiseksi
Nevalainen, Minna (2013)
Diplomityö
Nevalainen, Minna
2013
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe201312107598
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe201312107598
Tiivistelmä
Tämän diplomityön tarkoituksena oli kiinnittää lakkaasientsyymi
polyeetterisulfonimembraaniin suodatusominaisuuksien parantamiseksi.
Lakkaasientsyymin tiedetään pilkkovan ligniiniä ja kiinnittämällä
lakkaasientsyymi membraaniin tavoiteltiin ligniinin aiheuttaman membraanin
likaantumisen vähentämistä. Tällöin vältyttäisiin lisäksi erilliseltä esikäsittely
vaiheelta ja voitaisiin saada puhtaampi lopputuote.
Lakkaasientsyymivalmisteena tutkimuksessa käytettiin Novozym® 51003 ja
ristisilloittajana käytettiin glutaarialdehydiä. Vapaan ja kiinnitetyn
lakkaasientsyymin aktiivisuuden määritettiin 2,2-atso-bis(3-
etyylibentsotiatsolyyli-6-sulfonihappo):n avulla. Lakkaasin kiinnittymistä
membraaniin tutkittiin ATR-FTIR spektroskoopilla kiinnittymisen
varmentamiseksi. Lakkaasi modifioituja membraaneja testattiin koivu-uute
suodatuksella ja adsorptio kokeella.
Lakkaasientsyymi saatiin kiinnitettyä membraaniin ristisilloittajan avulla, mutta
lakkaasilla modifioitujen membraanien vesivuot laskivat noin puoleen
alkuperäisestä. Koivu-uuteen suodatuksissa modifioidusta membraanista ei saatu
permeaattia lävitse, mutta adsorptiokokeen tulosten perusteella voidaan todeta
lakkaasientsyymin pilkkoneen ligniiniä. Kiinnitetyn lakkaasin aktiivisuus vaihteli
rinnakkaisten määritysten välillä, minkä vuoksi lakkaasin kiinnitysmekanismin
lisätutkiminen olisi tarpeen luotettavimpien tulosten saamiseksi. The aim of the Master’s thesis study was to immobilize laccase enzyme to
polyethersulfone membrane for improving filtration properties of the membrane.
Studies have shown that laccase enzyme can degrade lignin and therefore,
immobilizing the laccase enzyme to membrane could reduce fouling. By enzyme
immobilization to membrane there is no need for pretreatment and the final
product would be purer.
The laccase enzyme product used in this study was Novozym® 51003 and the
glutaraldehyde was used as a cross linking agent. Activity of free and
immobilized laccase was measured with 2,2-azino-bis(3-ethylbenzothiazoline-6-
sulphonic acid) in UV-VIS spectroscopy. ATR-FTIR spectroscopy was used to
confirm the immobilized laccase on the membrane. Birch extract was used in the
filtration and absorption studies for the modified membranes.
Laccase enzyme was successfully immobilized to the membrane, but the water
flux was decreased to half of the original water flux. In the filtration study with
the immobilized laccase membrane the flux was negligible for the birch extract.
However, adsorption experiments showed that immobilized laccase enzyme can
degrade lignin from the birch extract. The laccase activity varied widely in the
parallel immobilization tests. The immobilization mechanism needs further
studies, in order to repeatability of the modification process can be improved.
polyeetterisulfonimembraaniin suodatusominaisuuksien parantamiseksi.
Lakkaasientsyymin tiedetään pilkkovan ligniiniä ja kiinnittämällä
lakkaasientsyymi membraaniin tavoiteltiin ligniinin aiheuttaman membraanin
likaantumisen vähentämistä. Tällöin vältyttäisiin lisäksi erilliseltä esikäsittely
vaiheelta ja voitaisiin saada puhtaampi lopputuote.
Lakkaasientsyymivalmisteena tutkimuksessa käytettiin Novozym® 51003 ja
ristisilloittajana käytettiin glutaarialdehydiä. Vapaan ja kiinnitetyn
lakkaasientsyymin aktiivisuuden määritettiin 2,2-atso-bis(3-
etyylibentsotiatsolyyli-6-sulfonihappo):n avulla. Lakkaasin kiinnittymistä
membraaniin tutkittiin ATR-FTIR spektroskoopilla kiinnittymisen
varmentamiseksi. Lakkaasi modifioituja membraaneja testattiin koivu-uute
suodatuksella ja adsorptio kokeella.
Lakkaasientsyymi saatiin kiinnitettyä membraaniin ristisilloittajan avulla, mutta
lakkaasilla modifioitujen membraanien vesivuot laskivat noin puoleen
alkuperäisestä. Koivu-uuteen suodatuksissa modifioidusta membraanista ei saatu
permeaattia lävitse, mutta adsorptiokokeen tulosten perusteella voidaan todeta
lakkaasientsyymin pilkkoneen ligniiniä. Kiinnitetyn lakkaasin aktiivisuus vaihteli
rinnakkaisten määritysten välillä, minkä vuoksi lakkaasin kiinnitysmekanismin
lisätutkiminen olisi tarpeen luotettavimpien tulosten saamiseksi.
polyethersulfone membrane for improving filtration properties of the membrane.
Studies have shown that laccase enzyme can degrade lignin and therefore,
immobilizing the laccase enzyme to membrane could reduce fouling. By enzyme
immobilization to membrane there is no need for pretreatment and the final
product would be purer.
The laccase enzyme product used in this study was Novozym® 51003 and the
glutaraldehyde was used as a cross linking agent. Activity of free and
immobilized laccase was measured with 2,2-azino-bis(3-ethylbenzothiazoline-6-
sulphonic acid) in UV-VIS spectroscopy. ATR-FTIR spectroscopy was used to
confirm the immobilized laccase on the membrane. Birch extract was used in the
filtration and absorption studies for the modified membranes.
Laccase enzyme was successfully immobilized to the membrane, but the water
flux was decreased to half of the original water flux. In the filtration study with
the immobilized laccase membrane the flux was negligible for the birch extract.
However, adsorption experiments showed that immobilized laccase enzyme can
degrade lignin from the birch extract. The laccase activity varied widely in the
parallel immobilization tests. The immobilization mechanism needs further
studies, in order to repeatability of the modification process can be improved.