Published January 18, 2021
| Version v1
Publication
Open
Rotatable central composite design versus artificial neural network for modeling biosorption of Cr6+ by the immobilized Pseudomonas alcaliphila NEWG-2
Creators
- 1. Agricultural Research Center
- 2. City of Scientific Research and Technological Applications
- 3. Mansoura University
Description
Heavy metals, including chromium, are associated with developed industrialization and technological processes, causing imbalanced ecosystems and severe health concerns. The current study is of supreme priority because there is no previous work that dealt with the modeling of the optimization of the biosorption process by the immobilized cells. The significant parameters (immobilized bacterial cells, contact time, and initial Cr6+ concentrations), affecting Cr6+ biosorption by immobilized Pseudomonas alcaliphila, was verified, using the Plackett-Burman matrix. For modeling the maximization of Cr6+ biosorption, a comparative approach was created between rotatable central composite design (RCCD) and artificial neural network (ANN) to choose the most fitted model that accurately predicts Cr6+ removal percent by immobilized cells. Experimental data of RCCD was employed to train a feed-forward multilayered perceptron ANN algorithm. The predictive competence of the ANN model was more precise than RCCD when forecasting the best appropriate wastewater treatment. After the biosorption, a new shiny large particle on the bead surface was noticed by the scanning electron microscopy, and an additional peak of Cr6+ was appeared by the energy dispersive X-ray analysis, confirming the role of the immobilized bacteria in the biosorption of Cr6+ ions.
Translated Descriptions
⚠️
This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%
Translated Description (Arabic)
ترتبط المعادن الثقيلة، بما في ذلك الكروم، بالتصنيع المتقدم والعمليات التكنولوجية، مما يسبب أنظمة بيئية غير متوازنة ومخاوف صحية شديدة. تعتبر الدراسة الحالية ذات أولوية قصوى لأنه لا يوجد عمل سابق تناول نمذجة تحسين عملية الامتصاص الحيوي بواسطة الخلايا الجامدة. تم التحقق من المعلمات المهمة (الخلايا البكتيرية المثبتة، ووقت التلامس، والتركيزات الأولية لـ Cr6 +)، التي تؤثر على الامتصاص الحيوي لـ Cr6 + بواسطة Pseudomonas alcaliphila المثبتة، باستخدام مصفوفة Plackett - Burman. لنمذجة تعظيم الامتصاص الحيوي Cr6+، تم إنشاء نهج مقارن بين التصميم المركب المركزي القابل للدوران (RCCD) والشبكة العصبية الاصطناعية (ANN) لاختيار النموذج الأكثر ملاءمة الذي يتنبأ بدقة بنسبة إزالة Cr6 + بواسطة الخلايا الجامدة. تم استخدام البيانات التجريبية لـ RCCD لتدريب خوارزمية تغذية مستقبلات ANN متعددة الطبقات. كانت الكفاءة التنبؤية لنموذج ANN أكثر دقة من RCCD عند التنبؤ بأفضل معالجة مناسبة لمياه الصرف الصحي. بعد الامتصاص الحيوي، لوحظ وجود جسيم كبير لامع جديد على سطح الخرزة من خلال الفحص المجهري الإلكتروني الماسح، وظهرت ذروة إضافية من Cr6 + من خلال تحليل الأشعة السينية المشتتة للطاقة، مما يؤكد دور البكتيريا الجامدة في الامتصاص الحيوي لأيونات Cr6 +.Translated Description (French)
Les métaux lourds, y compris le chrome, sont associés à l'industrialisation et aux processus technologiques développés, provoquant des écosystèmes déséquilibrés et de graves problèmes de santé. La présente étude est d'une priorité absolue car il n'existe pas de travaux antérieurs traitant de la modélisation de l'optimisation du processus de biosorption par les cellules immobilisées. Les paramètres significatifs (cellules bactériennes immobilisées, temps de contact et concentrations initiales de Cr6+), affectant la biosorption de Cr6+ par Pseudomonas alcaliphila immobilisé, ont été vérifiés à l'aide de la matrice de Plackett-Burman. Pour modéliser la maximisation de la biosorption de Cr6+, une approche comparative a été créée entre la conception composite centrale rotative (RCCD) et le réseau de neurones artificiels (ANN) pour choisir le modèle le plus adapté qui prédit avec précision le pourcentage d'élimination de Cr6+ par les cellules immobilisées. Les données expérimentales de RCCD ont été utilisées pour former un algorithme de perceptron multicouche à anticipation. La compétence prédictive du modèle ANN était plus précise que RCCD lors de la prévision du meilleur traitement approprié des eaux usées. Après la biosorption, une nouvelle grande particule brillante à la surface de la bille a été remarquée par la microscopie électronique à balayage, et un pic supplémentaire de Cr6+ est apparu par l'analyse aux rayons X dispersive en énergie, confirmant le rôle des bactéries immobilisées dans la biosorption des ions Cr6+.Translated Description (Spanish)
Los metales pesados, incluido el cromo, están asociados con procesos tecnológicos y de industrialización desarrollados, causando ecosistemas desequilibrados y graves problemas de salud. El presente estudio es de suma prioridad debido a que no existe un trabajo previo que aborde la modelización de la optimización del proceso de biosorción por parte de las células inmovilizadas. Se verificaron los parámetros significativos (células bacterianas inmovilizadas, tiempo de contacto y concentraciones iniciales de Cr6+), que afectan la biosorción de Cr6+ por Pseudomonas alcaliphila inmovilizada, utilizando la matriz de Plackett-Burman. Para modelar la maximización de la biosorción de Cr6+, se creó un enfoque comparativo entre el diseño compuesto central giratorio (RCCD) y la red neuronal artificial (ANN) para elegir el modelo más ajustado que prediga con precisión el porcentaje de eliminación de Cr6+ por células inmovilizadas. Se emplearon datos experimentales de RCCD para entrenar un algoritmo de ANN de perceptrón multicapa de alimentación directa. La competencia predictiva del modelo ANN fue más precisa que la RCCD a la hora de pronosticar el mejor tratamiento adecuado de las aguas residuales. Después de la biosorción, se observó una nueva partícula grande brillante en la superficie de la perla mediante microscopía electrónica de barrido, y apareció un pico adicional de Cr6+ mediante el análisis de rayos X de dispersión de energía, lo que confirma el papel de las bacterias inmovilizadas en la biosorción de iones Cr6+.Files
s41598-021-81348-8.pdf.pdf
Files
(3.7 MB)
| Name | Size | Download all |
|---|---|---|
|
md5:6778c35ed0b95c9cfc664da96da73c23
|
3.7 MB | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- تصميم مركب مركزي قابل للدوران مقابل الشبكة العصبية الاصطناعية لنمذجة الامتزاز الحيوي لـ Cr6+ بواسطة Pseudomonas alcaliphila NEWG -2 المثبت
- Translated title (French)
- Conception composite centrale rotative versus réseau neuronal artificiel pour la modélisation de la biosorption du Cr6+ par le Pseudomonas alcaliphila immobilisé NEWG-2
- Translated title (Spanish)
- Diseño compuesto central giratorio versus red neuronal artificial para modelar la biosorción de Cr6+ por el NEWG-2 de Pseudomonas alcaliphila inmovilizado
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W3125891883
- DOI
- 10.1038/s41598-021-81348-8
References
- https://openalex.org/W1505799948
- https://openalex.org/W1540307330
- https://openalex.org/W1969108904
- https://openalex.org/W1970907023
- https://openalex.org/W1982889318
- https://openalex.org/W200019337
- https://openalex.org/W2008012712
- https://openalex.org/W2019052896
- https://openalex.org/W2023065506
- https://openalex.org/W2024680835
- https://openalex.org/W2033444444
- https://openalex.org/W2038706052
- https://openalex.org/W2058502945
- https://openalex.org/W2061543326
- https://openalex.org/W2085793895
- https://openalex.org/W2086492725
- https://openalex.org/W2097665901
- https://openalex.org/W2099492455
- https://openalex.org/W2113536011
- https://openalex.org/W21147081
- https://openalex.org/W2154025980
- https://openalex.org/W2182855566
- https://openalex.org/W2562864277
- https://openalex.org/W2585028590
- https://openalex.org/W2593832501
- https://openalex.org/W2755581807
- https://openalex.org/W2888074035
- https://openalex.org/W2891600746
- https://openalex.org/W2944130732
- https://openalex.org/W2945001065
- https://openalex.org/W3004227146
- https://openalex.org/W3035210082
- https://openalex.org/W3076014944
- https://openalex.org/W3092955333
- https://openalex.org/W328474115