Machine learning for the adsorptive removal of ciprofloxacin using sugarcane bagasse as a low-cost biosorbent: comparison of analytic, mechanistic, and neural network modeling

Título traducido de la contribución: Aprendizaje automático para la eliminación por adsorción de ciprofloxacino utilizando bagazo de caña de azúcar como biosorbente de bajo costo: comparación de modelos analíticos, mecanísticos y de redes neuronales.

Mayra Vera, Jonnathan Aguilar, Stalin Coronel, Diego Juela, Eulalia Vanegas, Christian Cruzat

Producción científica: Contribución a una revistaArtículorevisión exhaustiva

Resumen

Contamination with traces of pharmaceutical compounds, such as ciprofloxacin, has prompted interest in their removal via low-cost, efficient biomass-based adsorption. In this study, classical models, a mechanistic model, and a neural network model were evaluated for predicting ciprofloxacin breakthrough curves in both laboratory- and pilot scales. For the laboratory-scale (d = 2.2 cm, Co = 5 mg/L, Q = 7 mL/min, T = 18 °C) and pilot-scale (D = 4.4 cm, Co = 5 mg/L, Q = 28 mL/min, T = 18 °C) setups, the experimental adsorption capacities were 2.19 and 2.53 mg/g, respectively. The mechanistic model reproduced the breakthrough data with high accuracy on both scales (R2 > 0.4 and X2 < 0.15), and its fit was higher than conventional analytical models, namely the Clark, Modified Dose–Response, and Bohart-Adams models. The neural network model showed the highest level of agreement between predicted and experimental data with values of R2 = 0.993, X2 = 0.0032 (pilot-scale) and R2 = 0.986, X2 = 0.0022 (laboratory-scale). This study demonstrates that machine learning algorithms exhibit great potential for predicting the liquid adsorption of emerging pollutants in fixed bed.

Título traducido de la contribuciónAprendizaje automático para la eliminación por adsorción de ciprofloxacino utilizando bagazo de caña de azúcar como biosorbente de bajo costo: comparación de modelos analíticos, mecanísticos y de redes neuronales.
Idioma originalInglés
Páginas (desde-hasta)48674-48686
Número de páginas13
PublicaciónEnvironmental Science and Pollution Research
Volumen31
N.º35
DOI
EstadoPublicada - 22 jul. 2024

Palabras clave

  • Adsorción Columna de lecho fijo Bagosta de caña de azúcar Biomasa Contaminantes emergentes Inteligencia artificial Red neuronal

Huella

Profundice en los temas de investigación de 'Aprendizaje automático para la eliminación por adsorción de ciprofloxacino utilizando bagazo de caña de azúcar como biosorbente de bajo costo: comparación de modelos analíticos, mecanísticos y de redes neuronales. comparison of analytic, mechanistic, and neural network modeling'. En conjunto forman una huella única.

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