Elde Edilen Lignin Özelliklerinin Belirlenmesi

4.2.4.1. Kül miktarının tespiti

Yaklaşık tam kuru 0,5 g lignin örneği porselen krozelerde kül fırınında yaklaşık 525±25 °C 4 saat boyunca tutulmuştur. Kül miktarı aşağıdaki Eşitlik 4.5ʼe göre hesaplanmıştır.

Kül miktarı %= (A/B) x 100 (4.5)

Burada:

A: Deney sonrası kalıntı miktarı

B: Başlangıçtaki tam kuru lignin miktarı

4.2.4.2. Uçucu organik madde miktarının (Volatile organic componds= VOC) tespiti

Tam kuru 1 g örnek porselen krozede kül fırınında 250 °Cʼde 6 saat boyunca tutulmuş ve yüzdece uçucu organik madde (% VOC) miktarı aşağıdaki Eşitlik 4.6ʼya uygun olarak hesaplanmıştır:

VOC % =(B-A) x 100 /B (4.6)

Burada:

VOC %: Yüzdece uçucu organik madde miktarı A: Deney sonrası kalıntı miktarı

B: Başlangıçtaki lignin miktarı

4.2.4.3. Klason lignini miktarı

Fırın kurusu 0,375 g lignin örneği bir behere aktarılmış ve üzerine 10–15 °C deki 3,75 ml %72 lik H2SO4 çözeltisi karıştırılarak yavaş yavaş ilave edilmiştir. Örnek asit

içerisinde dağıldıktan sonra 30 °C sıcaklıktaki su banyosunda ağzı kapalı olarak iki saat bekletilmiştir. Bu süre içerisinde cam bagetle sık sık karıştırılmıştır. Süre sonunda karışım, 36,25 ml distile su ile seyreltilmiş ve 100 mlʼlik bir erlene alınmıştır. Bir soğutucu ile irtibatlandırılmış, sabit hacimde 4 saat kaynatılmıştır. Çözünmeyen maddeyi çökelttikten sonra ağırlığı 103 ± 2 °Cʼde belirlenmiş bir 4 nolu krozeden

süzülmüştür. Serbest asit artıkları sıcak su ile yıkanarak uzaklaştırılmış ve kroze 103 ± 2 °Cʼde kurutulup bir desikatörde soğutulduktan sonra tartılmıştır. Lignin miktarı Eşitlik 4.7ʼye göre hesaplanmıştır.

Lignin % = A x 100 / B, (4.7)

Burada:

A: Ligninin ağırlığı (g)

B: Test örneğinin tam kuru ağırlığı (g).

4.2.4.4. Toplam fenolik madde miktarının belirlenmesi

Çalışmada elde edilen lignin örneklerinin toplam fenolik madde miktarının belirlenmesi için Folin-Ciocalteu reaktifi kullanılarak Zabaleta metoduna göre yapılmıştır (Zabaleta, 2012). 2 g lignin örneği 1000 ml DMSO içinde çözündürülmüş, daha sonra 0,5 ml örnek çözelti alınmış ve 2,5 ml Folin-Ciocalteu reaktifine eklenmiştir. 6 dakika sonra karışımın üzerine 5 ml %20ʼlik Na2CO3 çözeltisi ve 50ml

distile su eklenmiştir. Ardından karışım 30 dk boyunca ara sıra çalkanarak 40 °Cʼde bekletilmiştir. Karışımların absorbansları 750 nmʼde, 3 tekrarlı ölçüm yapılarak belirlenmiştir. Toplam fenol içeriği hazırlanan, standart gallik asit grafiğinden elde edilen eşitlik kullanılarak mg gallik asit eşdeğerliği/l (mg GAE/l) olarak hesaplanmıştır (R2=0,9952).

4.2.4.5. Karboksil gruplarının (COOH) miktarının belirlenmesi

Çalışmada elde edilen ligninlerin içerdiği karboksil miktarının yüzdesinin belirlenmesi sulu alkali çözelti titrasyonu yöntemi kullanılarak Zabaleta metoduna göre yapılmıştır (Zabaleta, 2012). Bu analiz için 0,25 g lignin örneği 12,5 ml 0,05 M NaOH çözeltisinde 3 saat boyunca sürekli karıştırılarak çözündürülmüştür. Hazırlanan alkali lignin çözeltisi 0,1 M HCl çözeltisi ile ile pH 7 oluncaya kadar titrasyona tabi tutulmuştur. Yüzdece karboksil grup miktarı Eşitlik 4.8ʼe göre hesaplanmıştır.

Burada:

A: Çözeltideki lignin miktarı

CNAOH: NaOH çözeltisinin konsantrasyonu

VNAOH: NaOH çözeltisi hacmi

C HCl: HCl çözeltisinin konsantrasyonu

V HCl: Tüketilen HCl çözeltisinin hacmi d: dönüşüm katsayısı

45: COOH yapısının molekül kütlesi

4.2.4.6. TGA analizi

Çalışmada elde edilen lignin örnekleri Kastamonu Üniversitesi Prof. Dr. Mehmet Hakan AKYILDIZ Merkezi Araştırma Laboratuvarında 12-14 mg olacak şekilde standart porselen krozelere koyulmuş ve TGA cihazında oda sıcaklığından 600 °Cʼye kadar 15 °C min-1 _{oranında ısıtılarak örneklerin sıcaklıkla bozulma davranışı}

incelenmiştir.

4.2.4.7. Ligninlerin UV-Vis spektroskopisi analizi

Çalışmada izolasyon sonucu elde edilen lignin örnekleri öncelikle 90:10 Dioksan su karışımı içerisinde çözündürülmüştür. Daha sonra buradan alınan 10 ml çözelti 100 ml ʼye 50:50 dioksan su karışımı ile seyreltilmiştir. Çözeltilerden alınan örneklerin UV- görünür bölge spektroskopisi analizleri Kastamonu Üniversitesi Orman Fakültesi Orman Ürünleri Kimyası laboratuvarında bulunan Shimadzu marka UV spektrofotometre cihazı ile gerçekleştirilmiştir (Özmen vd., 2002)

4.2.4.8. Ligninlerin FT-IR analizi

Lignin örneklerinin Kastamonu Üniversitesi Prof. Dr. Merhmet Hakan AKYILDIZ Merkezi Araştırma Merkezinde bulunan Bruker marka infrared spektrometre cihazı ile 400-4000 cm-1 arasında infrared spekturumu çekilerek ilgili dalga boyundaki yüzdece geçirgenlik değerleri belirlenmiştir.

4.2.4.9. Lignin örneklerinin molekül ağırlıklarının analizi

moleküler boyutlarına göre makro moleküllerin kromatografik olarak ayırılmasını sağlar. Bu yöntemde örnekler THF ile iyi şekilde çözünmesi gerekir. Bunu sağlamak için lignine genel olarak literatürde asetil anhidrit modifikasyonu, asetik asit-asetil bromür veya asetik asit-asetil klorürle muamele edilmiştir (Lin ve Dence 1992; Glasser vd., 1993; Guerra vd., 2008; Asikkala vd., 2012). Çalışmamızdaki lignin örneklerinin THF de çözünmesini sağlamak amacı ile alkali ortamda maleik anhidrit ile Wang vd. (2015) tarafından uygulanan yönteme göre muamele edilmiştir. 12 g lignin örneği 100 ml distile su ile çözündürülmüş ve çözeltiye 9,87 g maleik anhidrit ilave edilmiştir. Karışımın pHʼı yaklaşık 10,5 oluncaya kadar yeterli miktarda NaOH eklenmiş ve 60 °Cʼde 4 saat boyunca sürekli karıştırılmış işlem sonunda ligninler sülfürik asitle tekrardan pH 2 olacak şekilde asitlendirilmiştir. Elde edilen esterleştirilmiş ligninler 50 °C’de kurutulmuştur. Çalışma sonucunda buğday sapı hariç tüm örnekler THF de iyi çözünür hale gelmiştir. Deneyler Orta Doğu Teknik Üniversitesi Merkezi Laboratuvarına bağlı Polimer Analiz Laboratuvarında yaptırılmıştır. Örnekler THFʼde yaklaşık 0,2 mg/mL konsantrasyonda olacak şekilde 16 saat boyunca sürekli karıştırılarak çözündürülüş ve cihazlarda kolonlardan yürütülerek üniversal kalibrasyon yöntemiyle ortalama moleküler ağırlık sayısı değeri (Mn), ortalama moleküller ağırlık (Mw) ve z- ortalama molekül ağırlığı (Mz) dağılımları incelenmiştir. Bu dağılımlardan yola çıkılarak polidispersite indeksi (PD) Mw değerinin Mn değerine oranlanması ile hesaplanmıştır.

4.2.4.10. Lignin örneklerindeki inorganik maddelerin elementel analizi

Çalışmada elde edilen ligninlerin içerdikleri inorganik maddelerin elementel bileşimini belirlemek amacıyla, alüminyum (Al), sodyum (Na), magnezyum (Mg), kalsiyum (Ca), potasyum (K), demir (Fe), fosfor (P), silisyum (Si), kükürt (S) miktarları indüktif eşleşmiş plazma-optik emisyon spektrometresi (ICP-OES) cihazı ile belirlenmiştir. ICP analizinden önce ligninler yaş öğütme işlemi olarak 5 dk boyunca 600 psi basınç ve 175 °C mikrodalgada işleme tabi tutulmuştur, daha sonra Kastamonu Üniversitesi Prof. Dr. Mehmet Hakan AKYILDIZ Merkezi Araştırma Laboratuvarında bulunan SpectroBLue marka ICP-OES analiz cihazı ile analiz edilmiştir.