BazTech - Yadda

1

Analysis of the feasibility of using biopolymers of different viscosities as immobilization carriers for laccase in synthetic dye removal

Białowąs Małgorzata, Kończak Beata, Chałupnik Stanisław, Kalka Joanna

Archives of Environmental Protection

|

2024

|

Vol. 50, no 1

19--34

EN

The main aim of the study was to assess the feasibility of using biopolymers of different viscosities (high, medium and low viscosity) as immobilization carriers for laccase in synthetic dye removal. The following dye solutions were decolorized: indigo carmine (IC, anionic dye), methylene blue (MB, cationic dye), and their mixture in a molar mass ratio MB/IC=0.69, using biopolymers of different viscosities as laccase immobilization carriers. Toxicity tests were also carried out to assess the toxicity of the post-decolorization samples. Decolorization tests showed that the main decolorization mechanism depends on the dye class. The removal of IC (max. total removal efficiency 72.15%) was mainly by biocatalysis. The mechanism of the MB decolorization process was mainly by sorption on alginate beads, and the efficiency of enzymatic removal was low. However, the highest efficiency of MB decolorization (45.80%) was obtained for beads prepared using the high viscosity alginate when decolorization occurred by both sorption and biocatalysis. The results of mixture decolorization tests differ from the results obtained for single dyes. The results showed differences in the efficiency of the dye sorption process depending on the alginate used for immobilization. Moreover, the varying mechanisms of dye removal from the dye mixture were confirmed by toxicity tests. The occurrence of both biocatalysis and sorption promotes reduced toxicity.

PL

Głównym celem badań była ocena możliwości zastosowania biopolimerów o różnej lepkości (wysoka, średnia i niska lepkość) jako nośników do immobilizacji lakazy w celu usuwania barwników syntetycznych. Dekoloryzacji poddano następujące barwniki: indygo karmin (IC, barwnik anionowy), błękit metylenowy (MB, barwnik kationowy) i ich mieszaninę w stosunku molowym MB/IC=0.69, przy użyciu biopolimerów o różnej lepkości jako nośników do immobilizacji lakazy. W celu oceny toksyczności próbek poprocesowych przeprowadzono również testy toksyczności. Wyniki testów wykazały, że główny mechanizm dekoloryzacji zależy od klasy barwnika. Usunięcie IC (max. całkowita efektywność 72.15%) nastąpiło głównie na drodze biokatalizy. Dekoloryzacja MB następowała głównie poprzez sorpcję na kapsułkach alginianowych, a efektywność usuwania enzymatycznego była niska. Jednak najwyższą efektywność dekoloryzacji MB (45.80%) uzyskano przy użyciu alginianu o wysokiej lepkości, gdzie dekoloryzacja zachodziła zarówno na drodze biokatalizy jak i sorpcji. Wyniki testów odbarwiania mieszaniny różnią się od wyników uzyskanych dla pojedynczych barwników. Uzyskane wyniki wykazały różnice w efektywności procesu sorpcji barwnika w zależności od użytego do immobilizacji alginianu. Ponadto odmienne mechanizmy usuwania barwnika z ich mieszaniny zostały potwierdzone testami toksyczności. Występowanie zarówno biokatalizy jak i sorpcji sprzyja redukcji toksyczności próbek poprocesowych.

2

Alginate-laccase beads in the decolourization of indigo carmine

Białowąs Małgorzata, Kończak Beata, Chałupnik Stanisław, Kalka Joanna, Cempa Magdalena

Archives of Environmental Protection

|

2024

|

Vol. 50, no 1

45--55

EN

Celem pracy była ocena możliwości wykorzystania biopolimeru alginianu sodu jako nośnika do immobilizacji lakazy w procesie usuwania indygo karminu (IC) (barwnik anionowy). Głównym celem pracy była optymalizacja procesu dekoloryzacji poprzez dobór odpowiedniej dawki immobilizowanego enzymu na 1 mg barwnika oraz temperatury procesu. Skuteczną immobilizację lakazy przy użyciu alginianu sodu jako nośnika potwierdzono za pomocą spektroskopii Ramana. Przeprowadzono także analizę wielkości i parametrów geometrycznych kapsułek polimerowych. Przeprowadzono również testy dekoloryzacji IC przy użyciu kapsułek alginianowych z lakazą. Zastosowanie najbardziej efektywnej dawki enzymu (320 mg enzymu/1 mg IC) umożliwiło usunięcie 92,5% barwnika w ciągu 40 dni. Optymalna temperatura dla procesu dekoloryzacji IC za pomocą lakazy immobilizowanej na alginianie sodu mieści się w zakresie 30-40ºC. Uzyskane wyniki wskazują, że lakaza z Trametes versicolor immobilizowana na alginianie sodu umożliwiła dekoloryzację badanego barwnika głównie w oparciu o mechanizm biokatalizy.

3

Synthesis of isoamyl acetate using protein-coated microcrystals of different lipases

Türk Murat

Polish Journal of Chemical Technology

|

2023

|

Vol. 25, nr 2

15--20

EN

The goal of this study was the immobilization of different lipases as protein-coated microcrystals on K2SO4 and their uses in the synthesis of isoamyl acetate in n-hexane medium. The optimum conditions, such as lipase variety, temperature, the initial molar ratio of vinyl acetate/isoamyl alcohol, immobilized lipase amount, and reaction time were determined. The highest conversion was obtained when protein-coated microcrystals of Thermomyces lanuginosus lipase (TLL-PCMCs) was used for the synthesis of isoamyl acetate. The optimum temperature, the initial molar ratio of vinyl acetate/isoamyl alcohol, immobilized lipase amount, and reaction time were determined to be 50 °C, 3.0, 30 mg, and 360 min, respectively. Under the optimized conditions, isoamyl acetate yield was obtained as 95%. TLL-PCMCs retained 90% of their initial activity after five repeat use in the isoamyl acetate synthesis. TLL-PCMCs may be used in the preparation of industrially important aroma compounds due its ease of preparation and efficiency.

4

Immobilization with Ca–Alg@gelatin hydrogel beads enhances the activity and stability of recombinant thermoalkalophilic lipase

Yildiz Dalginli Kezban, Atakisi Onur

Chemical and Process Engineering : New Frontiers

|

2023

|

Vol. 44, nr 1

art. no. e2

EN

This study aims at the immobilization and characterization of thermoalkalophilic lipases produced recombinantly from Bacillus thermocatenulatus BTL2 and Bacillus pumilus MBB03. For this purpose, immobilization of the produced enzymes in calcium-alginate@gelatin (Ca–Alg@gelatin) hydrogel beads, immobilization optimization and characterization measurements of the immobilized-enzyme hydrogels were conducted. Optimum temperature and pH values were determined for B. thermocatenulatus and B. pumilus MBB03 immobilized-enzyme hydrogels (60–70 °C, 55 °C and pH 9.5, pH 8.5). Thermal stability was determined between 65 °C and 60 °C of B. thermocatenulatus and B. pumilus MBB03 immobilized enzymes, respectively. The pH stability was determined between pH 7.0–11.0 at +4°C and pH 8.0–10.0 at +4 °C, respectively. In conclusion, the entrapment technique provided controlled production of small diameter hydrogel beads (~ 0:19 and ~ 0:29) with negligible loss of enzyme. These beads retained high lipase activity at high pH and temperature. The activity of Ca–Alg@gelatin-immobilized lipase remained relatively stable for up to three cycles and then markedly decreased. With this enzyme immobilization, it may have a potential for use in esterification and transesterification reactions carried out in organic solvent environments. We can conclude that it is one of the most promising techniques for highly efficient and economically competent biotechnological processes in the field of biotransformation, diagnostics, pharmaceutical, food and detergent industries.

5

Durability, carbon footprint and contaminant immobilization in self-hardening slurries applied to cut-off walls: a review

Szarek Łukasz, Krysiak Łukasz, Kledyński Zbigniew, Machowska Agnieszka, Falaciński Paweł

Archives of Civil Engineering

|

2023

|

Vol. 69, nr 3

5--29

EN

Cut-off walls built using self-hardening slurries are an important tool for modern engineering pursuing Sustainable Development Goals. Much like cement concrete, this material is affected by the challenges posed by the increasing human pressure on the environment, although it is used significantly less widely than concrete; for this reason, relatively little comprehensive literature data is available describing the interaction of self-hardening slurries with the environment. This article provides a review that complements the current state of knowledge on self-hardening slurries in this area, with a particular focus on the durability of the material and its pollutant immobilization capabilities. To provide context, the material’s operating conditions, properties and components are briefly characterized. The resistance of self-hardening slurries to environmental aggression is described extensively, as it is a key factor in ensuring the durability of the material. A sample analysis of the material’s carbon footprint in several representative composition variants is presented. The subject of pollutant immobilization by self-hardening slurries is outlined. Lines of further research are proposed to fill gaps in the available knowledge.

PL

Zawiesiny twardniejące stanowią ważne narzędzie nowoczesnej inżynierii dążącej do realizacji celów Zrównoważonego Rozwoju. Pomimo iż materiał ten stosowany jest zdecydowanie mniej powszechnie od betonu cementowego, to dotyczą go podobne wyzwania związane z rosnącą presją człowieka na środowisko - zmniejszenie negatywnego oddziaływania (np. w wyniku obniżenia śladu węglowego, czy zwiększenia wykorzystania odpadów po-procesowych), zwiększenie trwałości, itd. Pochodna węższego zakresu wykorzystania zawiesin twardniejących w szeroko rozumianym budownictwie jest względnie niewielką bazą dostępnych danych literaturowych kompleksowo opisujących ten rodzaj materiału ze środowiskowego punktu widzenia. Niniejszy artykuł stanowi przegląd uzupełniający bieżący stan wiedzy na temat zawiesin twardniejących, ze szczególnym uwzględnieniem trwałości materiału i jego zdolności do immobilizacji zanieczyszczeń. W celu nakreślenia kontekstu, krótko scharakteryzowano zawiesinę, warunki jej pracy (w przesłonach przeciw filtracyjnych), właściwości i składniki. Szeroko opisana została odporność zawiesin twardniejących na agresję środowiskową (fizyczną i chemiczną) jako czynnik kluczowy dla trwałości materiału. Wykonano przykładową analizę śladu węglowego zawiesiny twardniejącej w kilku zbliżonych pod względem właściwości technologicznych i użytkowych wariantach recepturowych. Przedstawiono zarys zagadnienia immobilizacji i sorpcji zanieczyszczeń w materiale. Zaproponowano kierunki dalszych badań.

6

Żele emulsyjne stabilizowane biopolimerami – składniki, właściwości funkcjonalne, zastosowanie

Bortnowska Grażyna

Przemysł Spożywczy

|

2022

|

T. 76, nr 10

28--33

PL

W artykule dokonano charakterystyki właściwości funkcjonalnych białek miofibrylarnych oraz skrobi natywnych o rożnej zawartości amylozy i amylopektyny jako komponentów żeli emulsyjnych. Zwrócono także uwagę na ich strukturotwórcze oddziaływanie, szczególnie w zakresie tworzenia w fazie ciągłej żeli emulsyjnych trójwymiarowej sieci przestrzennej. Przedstawiono ponadto możliwości kształtowania dodatkiem skrobi o różnym składzie chemicznym cech reologicznych i mikrostrukturalnych żeli emulsyjnych oraz stabilności labilnych fizycznie i chemicznie substancji bioaktywnych.

EN

The article describes the functional properties of myofibrillar proteins and native starches with different amylose and amylopectin content as components of emulsion gels. Attention was also paid to their influence on structure-creating, especially in terms of forming a three-dimensional spatial network in the continuous phase of emulsion gels. Moreover, the possibilities of shaping, with the addition of starches of different chemical composition, rheological and microstructural properties of emulsion gels as well as the stability of physically and chemically labile bioactive substances were presented.

7

Nośniki do immobilizacji lakazy w procesach dekoloryzacji

Deska Małgorzata, Kończak Beata

Przemysł Chemiczny

|

2022

|

T. 101, nr 2

135--139

PL

W pracy szczególną uwagę zwrócono na immobilizację jako technikę ukierunkowaną na zwiększenie stabilności operacyjnej biokatalizatorów w kontekście możliwości zastosowania enzymów w procesach technologicznych. Dokonano przeglądu nowoczesnych nośników do immobilizacji lakazy, podkreślając jej szczególne znaczenie aplikacyjne do usuwania barwnych zanieczyszczeń. Wskazano także możliwości i dalsze wyzwania związane z zastosowaniem unieruchomionych biokatalizatorów w procesach dekoloryzacji.

EN

A review, with 82 refs., of modern methods of enzyme immobilization as a technique aimed at increasing the operational stability of biocatalysts in the context of their applicability in industrial processes. The types of inorg. and org. carriers used were presented, with particular emphasis on biopolymers. Attention was paid to the immobilization of enzymes with the use of nanocarriers. The use of innovative carriers for the immobilization of laccase in order to increase its stability in the processes of removing dyes from wastewater was also discussed.

8

Laccase Immobilization on Biopolymer Carriers – Preliminary Studies

Deska Małgorzata, Kończak Beata

Journal of Ecological Engineering

|

2022

|

Vol. 23, nr 4

235--249

EN

This preliminary studies concerns preparation of biopolymer carriers for immobilization of laccase from Trametes versicolor, based on sodium alginate, chitosan and on a combined alginate-chitosan biopolymers as well as the evaluation of their potential use in the decolourization process. The study is related to the assessment the using of various carriers in the immobilization methods of laccase. The dropping method using sodium alginate (2%) proved to be the most effective technique of enzyme immobilization. The study showed an improvement in the stability of immobilized laccases under the conditions of variable pH, relative to a free laccase. A loss in the stability of enzymes in alginate beads occurs at high temperatures, together with enzyme leaching and degradation. Enzyme leaching from the beads inhibits their preliminary low-temperature drying. Immobilization and drying of obtained capsules constitutes a promising method for improving enzyme stability. The results obtained as part of this study offer a valuable contribution to the future research on the possibility of using the prepared alginate beads to remove colour contamination from wastewater.

9

Radioterapia protonowa. Cz. 5, Pozycjonowanie pacjenta w radioterapii protonowej nowotworów zlokalizowanych poza narządem wzroku

Mikołajski Tomasz, Dziechciarz Weronika, Rydygier Marzena, Radolińska Monika, Kopeć Renata

Inżynier i Fizyk Medyczny

|

2022

|

Vol. 11, nr 5

381--387

PL

Radioterapia protonowa, dostępna w Polsce od 2011 roku, wymaga szczególnie dokładnego pozycjonowania pacjenta ze względu na fizykę wiązki protonowej. Unieruchomienia stosowane dla pacjentów, napromienianych z powodu nowotworów zlokalizowanych w okolicy mózgowia czy też głowy/ szyi, nie odbiegają znacząco od unieruchomień stosowanych w nowoczesnych metodach radioterapii fotonowej. Jednakże wykorzystywane zestawy unieruchomień indywidualnych muszą zapewnić jak najwierniejsze codzienne odtworzenie pozycji terapeutycznej pacjenta, aby przeprowadzane napromienianie mogło być jak najbardziej konformalne. Szereg czynności – od wykonania unieruchomienia, poprzez obrazowanie i weryfikację pozycji pacjenta – ma finalnie na celu zapewnienie jak najmniejszej toksyczności leczenia przy zachowanej jego radykalności. W niniejszym artykule przedstawiono elementy składające się na indywidualny zestaw unieruchomień pacjenta oraz przybliżono procedury obrazowania i weryfikacji pozycji pacjenta, z uwzględnieniem różnic między radioterapią protonową a konwencjonalną radioterapią fotonową.

EN

Proton beam therapy has been available in Poland since 2011. Patients with brain tumors or head and neck tumors are immobilized in a very similar way to the patients undergoing photon radiotherapy. However, the individual immobilization sets used must ensure that the patient’s therapeutic position is reproduced as closely as possible on a daily basis, so that the irradiation can be as conformal as possible. Each activity, from immobilization, through imaging and verification of the patient’s position, is aimed at ensuring the minimum toxicity of treatment while maintaining its radicality. This article presents the components of an individual patient immobilization set, introduces imaging and patient position verification procedures, and presents the differences between proton radiotherapy and conventional photon radiotherapy.

10

Immobilization of Bacillus megaterium in Carrageenan from Maluku Sea and Their Effect on Protease Production

Hamdani Syarif, Nurlatifah Sri, Astriany Dewi, Singgih Marlia W., Ibrahim Slamet W.

Rocznik Ochrona Środowiska

|

2020

|

Tom 22, cz. 1

60--69

EN

Bacteria immobilized in carrageenan are widely used in industry to facilitate bacterial handling and storage. Carrageenan is derived from seaweed and its nature is influenced by the condition of the origin of the sea where seaweed grows, one of the Indonesia sea territories that has seaweed that contains caraganen with good properties is Maluku. This study was conducted to determine the effect of storage time of bacteria immobilized in Maluku sea’s carrageenan on proteolytic activity, the bacteria used were Bacillus megaterium. Bacterial immobilization of carrageenan was made at concentrations of 1%, 1.5%, and 2%, storage in cold conditions for up to 9 months. Protease activity was tested using Kunitz method by adding casein as a substrate. The optimal concentration of carrageenan for immobilization of Bacillus megaterium was obtained at a concentration of 1.5%. Protease isolated from immobilized Bacillus megaterium showed increased activity value from storage for 4 months (0.0489 Ug-1) to 7 months (0.1372 Ug-1), and decreased activity after being stored for 9 months (0.0501 Ug-1).

11

Stabilność operacyjna lakaz w warunkach immobilizacji

Deska Małgorzata, Kończak Beata

Przemysł Chemiczny

|

2020

|

T. 99, nr 3

472--476

PL

W celu otrzymania komercyjnych biokatalizatorów do zastosowania w procesach technologicznych prowadzone są badania dotyczące białek enzymatycznych w kierunku ich modyfikacji, doskonalenia oraz optymalizacji ich wydajności. W pracy dokonano przeglądu literatury dotyczącej immobilizacji jako obiecującej techniki w zakresie poprawy stabilności operacyjnej lakazy. Innowacyjne preparaty enzymatyczne składające się z immobilizowanych lakaz, z uwagi na wysoką stabilność operacyjną, mogą znaleźć zastosowanie w różnych gałęziach przemysłu (w szczególności do oczyszczania ścieków barwnych).

EN

A review, with 85 refs., of methods for enzymes immobilization on org. and inorg. carriers as well as of the impact of enzyme immobilization on the kinetics of biocatalyst.

12

Eco-friendly production of metal nanoparticles immobilised on organic monolith for pepsin extraction

Alzahrani Eman, Alkhudaidy Ashwaq T.

Polish Journal of Chemical Technology

|

2020

|

Vol. 22, nr 1

18--28

EN

Polymer monoliths modified by using nanoparticles (NPs) integrate high NP specific surface area with different monolith surface chemistry and high porosity. As a result, they have extensive applications within different fields, whereas nanomaterial-functionalised porous polymer monoliths have elicited considerable interest from investigators. This study is aimed at fabricating organic polymer-based monoliths from polybutyl methacrylate-co-ethylenedimethacrylate (BuMA-co-EDMA) monoliths prior to immobilization of gold or silver metal on the pore surface of the monoliths using reducing reagent (extracts of lemon peels). This was intended to denote a sustainable technique of immobilizing nanoparticles that are advantageous over physical and chemical techniques because it is safe in terms of handling, readily available, environmentally friendly, and cheap. Two different methods were used in the study to effectively immobilize nanoparticles on monolithic components. The outcomes showed that soaking the monolith rod in the prepared nano solution directly and placing it within ovens at temperatures of 80o C constituted the most effective method. Characterisation of the fabricated monolith was undertaken using SEM/EDX analysis, UV-vis. spectra analysis, and visual observation. The SEM analysis showed that nanoparticles were extensively immobilised on the surface polymers. Another peak was attained through EDX analysis, thus confirming the Au atom existence at 2.83% alongside another peak that proved the Ag atom existence at 1.92%. The fabricated components were used as sorbents for purifying protein. The ideal performance was achieved using gold nanoparticles (GNPs) immobilised organic monolith that attained a greater pepsin extraction recovery compared to silver nanoparticles (SNPs) immobilised organic monoliths alongside bare organic-based monolith.

13

Use of Zeolite to Reduce the Bioavailability of Heavy Metals in a Contaminated Soil

Moeen Muhammad, Qi Tian, Hussain Zawar, Ge Qilong, Maqbool Zahid, Jianjie Xu, Kaiqing Feng

Journal of Ecological Engineering

|

2020

|

Vol. 21, nr 7

186--196

EN

Soil enrichment with heavy metals plays a significant role in soil pollution which led towards buildup/accumulation of heavy metals in edible crops. This situation causes severe threats to sustainability of ecosystem and humans health. Bioavailability of heavy metals can be restricted by the addition of immobilizing agents. Therefore, a pot experiment was carried out to evaluate the potential of zeolite i.e., ‘clinoptilolite’ as immobilizing agent to reduce the bioavailability of different heavy metals in soil. For this purpose, pots containing soil contaminated with different heavy metals (Cd, Pb, Cu and Zn) was treated with variable concentration of zeolite i.e., 1, 3, 5, 7, 9, 15, 20, 30, 40, 50 g∙kg^-1 along pots with no addition of ZL as control treatment and incubated for 30, 60 and 90 days. The effectiveness of the applied treatments was evaluated by single metal extraction method in soil using DTPA having 7.3 pH and NH₄NO₃. Results showed that soils treated with ZL exhibited significant increase in soil pH and CEC along reduction in concentration of metals (Cd, Pb, Cu and Zn) as compared to control soil. Among the different concentrations of ZL, the most promising results were achieved with ZL at 50 g∙kg^-1 after 90 days of incubation. It was observed that soil treated with zeolite at 50 g∙kg^-1 showed significantly higher contents immobilized DTPA and NH₄NO₃ concentrations of Cd, Cu, Pb and Zn after 90 days of incubation when compared with control treatment. The trend of reduction in DTPA extractable concentration of heavy metals was in order of Cd < Pb < Zn 4NO₃ was noticed as follow 16.09, 20.11, 23.83 and 38.37 % respectively but the trend of reduction was Cd < Pb < Zn < Cu. Therefore, reduction in concentration of heavy metals and their accumulation in the soil improved the soil quality. So the addition zeolites can significantly reduce the concentration of heavy metals in the soil although the reduction contents are not satisfactory for the production of food.

14

Rozkład materii organicznej w warunkach beztlenowych przy zastosowaniu immobilizacji mikroorganizmów metanogennych dla produkcji biogazu rolniczego

Wałowski Grzegorz

Gaz, Woda i Technika Sanitarna

|

2020

|

Nr 11

5--10

PL

W pracy dokonano przeglądu metod i technik stosowanych w immobilizacji mikroorganizmów metanogennych. Przeanalizowano podane w literaturze przykłady immobilizacji poszukując obszarów badawczych odnoszących się do nośników dla szczepów bakterii stosowanych w bioreaktorach. Przesłanką dla podjęcia się opracowania artykułu jest zagadnienie zaadoptowania mikroorganizmów do produkcji biogazu rolniczego przy użyciu materiałów porowatych.

EN

The paper reviews the methods and techniques used in the immobilization of methanogenic microorganisms. The examples of immobilization given in the literature were analyzed in order to look for research areas relating to carriers for bacterial strains used in bioreactors. The premise for undertaking the article is the issue of adapting microorganisms to the production of agricultural biogas with the use of porous materials.

15

Stem cells response on photo-crosslinked heparin – bone morphogenetic proteins (BMP-2/-7) hybrid systems

Wytrwal-Sarna Magdalena, Pomorska Agata, Sekula-Stryjewska Małgorzata, Zuba-Surma Ewa, Szczubiałka Krzysztof

Engineering of Biomaterials

|

2020

|

Vol. 23, no. 158 spec. iss.

16

Multi-component sorption and utilization of solid waste to simultaneous removing basic dye and heavy metal from aqueous system

Sočo Eleonora, Pająk Dariusz, Kalembkiewicz Jan

Archives of Environmental Protection

|

2020

|

Vol. 46, no. 1

62--75

EN

The presented work introduces a simple modification of coal fly ash (FA) with 30% solution of H2O2, used as a new efficient sorbent for the removal of organic dye crystal violet (CV) in the presence of Cu(II) ions in single- and bi-component systems Cu(II)-CV. FT-IR, TG, SEM-EDS, and XRD suggested that the mechanism of Cu(II) and CV sorption onto FA-H2O2 includes ion-exchange and surface adsorption process. Comparing the values of the reduced chi-square test (χ2/DoF) and the determination coefficient R2 obtained for CV of the considered isotherms, the fitting degree follows the sequence: Jovanović > Langmuir > Elovich > Freundlich > Redlich-Peterson (R-P) > Tóth > Halsey > BET. Sorption of Cu(II) ions in a single system by means of FA-H2O2 was well fitted by the Langmuir and R-P model. The studies of equilibrium in a bi-component system by means of extended Langmuir (EL), extended Langmuir-Freundlich (ELF), and Jain-Snoeyink (JS) models were analysed. The estimation of parameters of sorption isotherms in a bi-component system Cu(II)-CV has shown that the best of fit calculated values of experimental data for both sorbates have been the EL model and the JS model, but only in the case of a CV dye. The sorption kinetic of Cu(II) and CV onto FA-H2O2 was discussed by means of the PFO, PSO, and intra-particle diffusion models.

PL

W pracy przedstawiono prostą modyfikację popiołu lotnego węglowego (FA) za pomocą 30% roztworu H2O2 oraz wykorzystanie go jako nowego skutecznego sorbentu do usuwania barwnika organicznego fioletu krystalicznego (CV) w obecności jonów Cu(II) w układzie jedno- i dwuskładnikowym Cu(II)-CV. Badania FT-IR, TG, SEM-EDS i XRD potwierdziły, że mechanizm sorpcji Cu(II) i CV na FA- H2O2 obejmuje proces wymiany jonowej i adsorpcji powierzchniowej. Porównując wartości zredukowanego testu chi-kwadrat (χ2/DoF) i współczynnika determinacji R2 uzyskane dla rozpatrywanych izoterm CV, stopień dopasowania odpowiednich modeli odpowiada następującej kolejności: Jovanović > Langmuir > Elovich > Freundlich > Redlich-Peterson (RP) > Tóth > Halsey > BET. Sorpcja jonów Cu(II) w układzie jednosładnikowym za pomocą FA-H2O2 została dobrze opisana za pomocą modelu Langmuira i R-P. Przeanalizowano badania równowagi w układzie dwuskładnikowym wykorzystując rozszerzony model Langmuira (EL), rozszerzony Langmuira-Freundlicha (ELF) i Jain-Snoeyinka (JS). Estymacja parametrów izoterm sorpcji w układzie binarnym Cu(II)-CV wykazała, że najlepsze dopasowanie wartości obliczonych do danych doświadczalnych dla obu sorbatów posiada model EL oraz model JS, ale tylko w przypadku barwnika CV. Kinetykę sorpcji Cu(II) i CV na FA-H2O2 przeanalizowano za pomocą modeli PFO, PSO i dyfuzji wewnątrzziarnowej.

17

Application of modified silica gel in the process of trypsin immobilization

Miłek Justyna, Kwiatkowska-Marks Sylwia, Trawczyńska Ilona

Technical Sciences / University of Warmia and Mazury in Olsztyn

|

2019

|

nr 22(1)

35--43

EN

The paper presents the use of modified silica gel for the production of immobilized trypsin from bovine pancreas. Silica gel was modified with 3-aminopropyltriethoxysilane, followed by glutaraldehyde. The influence of stirring time on activity of the prepared biocatalyst was determined for individual stages of the modification. Activity of both native and immobilized trypsin was measured using Kunitz method. At the temperature of 55℃ and pH 7.6 native and immobilized trypsin onto modified silica gel indicate optimum activity. The influence of multiple recycling and storage time on activity of immobilized trypsin was tested. After fourteen days of storage at the temperature of 4℃ immobilized trypsin exhibits 75% of its initial activity.

18

Immobilization of permeabilized cells of baker’s yeast for decomposition of H2O2 by catalase

Trawczyńska Ilona

Polish Journal of Chemical Technology

|

2019

|

Vol. 21, nr 2

59--63

EN

Permeabilization is one of the effective tools, used to increase the accessibility of intracellular enzymes. Immobilization is one of the best approaches to reuse the enzyme. Present investigation use both techniques to obtain a biocatalyst with high catalase activity. At the beginning the isopropyl alcohol was used to permeabilize cells of baker’s yeast in order to maximize the catalase activity within the treated cells. Afterwards the permeabilized cells were immobilized in calcium alginate beads and this biocatalyst was used for the degradation of hydrogen peroxide to oxygen and water. The optimal sodium alginate concentration and cell mass concentration for immobilization process were determined. The temperature and pH for maximum decomposition of hydrogen peroxide were assigned and are 20°C and 7 respectively. Prepared biocatalyst allowed 3.35-times faster decomposition as compared to alginate beads with non permeabilized cells. The immobilized biocatalyst lost ca. 30% activity after ten cycles of repeated use in batch operations. Each cycles duration was 10 minutes. Permeabilization and subsequent immobilization of the yeast cells allowed them to be transformed into biocatalysts with an enhanced catalase activity, which can be successfully used to decompose hydrogen peroxide.

19

Characterization of amino-, epoxy- and carbonyl-functionalized halloysite and its application in the immobilization of aminoacylase from Aspergillus melleus

Kołodziejczak-Radzimska Agnieszka, Jesionowski Teofil

Physicochemical Problems of Mineral Processing

|

2019

|

Vol. 55, iss. 1

128--139

EN

Functionalized halloysite was used as a support for the immobilization of an enzyme. The surface of halloysite was modified with amino (–NH), epoxy (–C(O)C) and carbonyl (–C=O) groups. Both unmodified and modified forms of the support underwent a comprehensive physicochemical and structural evaluation, including morphological, structural, thermogravimetric and spectroscopic analysis. Aminoacylase from Aspergillus melleus was used as the enzyme in the immobilization process. The process of immobilization by adsorption was performed for 1, 6 and 24 h using different concentrations of enzyme solution (0.5, 1 and 3 mg/cm3). The quantity of aminoacylase loaded onto the support was calculated by the Bradford method. Free and immobilized aminoacylase were used to catalyze the deacetylation of N-acetyl-L-methionine. Additionally, the thermal and chemical stability of the obtained biocatalytic systems were evaluated, as well as the reusability of the immobilized systems. The biocatalytic system with amino groups demonstrated activity above 70% in the pH range 4–9 and 60% in the temperature range 30–70 °C. Aminoacylase immobilized on amino-functionalized halloysite also retains around 50% of its initial activity after five reaction cycles.

20

Comparative study on the characteristics of coal fly ash and biomass ash geopolymers

Sitarz-Palczak Elżbieta, Kalembkiewicz Jan, Galas Dagmara

Archives of Environmental Protection

|

2019

|

Vol. 45, no. 1

126--135

EN

Geopolymers are a new class of materials that can be synthesized using natural minerals, and waste materials. Among these substrates, the use of fly ash is desirable as it involves the conversion of a copious waste material into a useful product. The aim of the research was geopolymers synthesis from coal fly ash and biomass ash. Concentrated sodium hydroxide and sodium silicate solutions were used as activators in geopolymerisation reaction. The results show that both coal fly ash and biomass ash can be utilized as source materials for the production of geopolymers. The surface morphology and chemical composition analysis were examined for the obtained geopolymers and ashes from coal and biomass combustion by SEM-EDS methods. It was found almost total disappearance of spherical forms of grains and reduction the porosity of structure for geopolymer based on fly ash from coal combustion. While the structure of the geopolymer based ash from biomass combustion is more porous. The UV-VIS-NIR spectra were performed on the coal fly ash, biomass ash and geopolymers. They showed that the obtained geopolymers possess optical and photocatalytic properties. The similarity of the geopolymer network and the zeolite framework in relation to ion exchange and accommodation of metal ions open questions on possibilities for the application of geopolymer materials as amorphous analogues of zeolite. The FT-IR spectra analyses were used on the geopolymers before and after metals sorption. It was found that geopolymer based on ash from biomass combustion has better sorption properties compared to geopolymer based on ash from coal combustion.

PL

Geopolimery są nową klasą materiałów, które mogą być syntetyzowane z użyciem naturalnych minerałów i materiałów odpadowych. Wśród tych substratów, użycie popiołu lotnego jest pożądane ponieważ wiąże się z możliwością konwersji materiału odpadowego w użyteczny produkt. Celem badań była synteza geopolimerów z lotnego popiołu węglowego oraz z popiołu z biomasy. Jako aktywatory reakcji geopolimeryzacji były stosowane stężony wodorotlenek sodu i roztwór krzemianu sodu. Rezultaty pokazują, że zarówno lotny popiół węglowy i popiół z biomasy mogą być wykorzystane jako źródło materiałów do produkcji geopolimerów. Badania morfologii powierzchni i analizę składu chemicznego dla otrzymanych geopolimerów i popiołów ze spalania węgla i biomasy wykonano metodą SEM-EDS. Stwierdzono prawie całkowity zanik form kulistych ziaren i zmniejszenie porowatości struktury dla geopolimeru na bazie popiołu lotnego ze spalania węgla. W przypadku geopolimeru na bazie popiołu ze spalania biomasy występuje struktura bardziej porowata. Widma UV-VIS zostały wykonane dla lotnego popiołu węglowego, popiołu z biomasy oraz geopolimerów. Pokazują one, że otrzymane geopolimery wykazują właściwości optyczne i fotokatalityczne. Podobieństwo sieci geopolimeru i struktury zeolitu w związku z wymianą jonową i akomodacją jonów metali otwiera pytania dotyczące możliwości zastosowania materiałów geopolimerowych, jako bezpostaciowych analogów zeolitu. Widma FT-IR zostały wykonane dla geopolimerów przed i po sorpcji metali. Stwierdzono, że geopolimer na bazie popiołu z biomasy ma lepsze właściwości sorpcyjne w porównaniu do geopolimeru na bazie popiołu lotnego ze spalania węgla.