Modeling of H2S solubility in ionic liquids: comparison of white-box machine learning, deep learning and ensemble learning approaches
Notice bibliographique
Résumé
Abstract In the context of gas processing and carbon sequestration, an adequate understanding of the solubility of acid gases in ionic liquids (ILs) under various thermodynamic circumstances is crucial. A poisonous, combustible, and acidic gas that can cause environmental damage is hydrogen sulfide (H 2 S). ILs are good choices for appropriate solvents in gas separation procedures. In this work, a variety of machine learning techniques, such as white-box machine learning, deep learning, and ensemble learning, were established to determine the solubility of H 2 S in ILs. The white-box models are group method of data handling (GMDH) and genetic programming (GP), the deep learning approach is deep belief network (DBN) and extreme gradient boosting (XGBoost) was selected as an ensemble approach. The models were established utilizing an extensive database with 1516 data points on the H 2 S solubility in 37 ILs throughout an extensive pressure and temperature range. Seven input variables, including temperature (T), pressure (P), two critical variables such as temperature (T c ) and pressure (P c ), acentric factor (ω), boiling temperature (T b ), and molecular weight (Mw), were used in these models; the output was the solubility of H 2 S. The findings show that the XGBoost model, with statistical parameters such as an average absolute percent relative error (AAPRE) of 1.14%, root mean square error (RMSE) of 0.002, standard deviation (SD) of 0.01, and a determination coefficient (R 2 ) of 0.99, provides more precise calculations for H 2 S solubility in ILs. The sensitivity assessment demonstrated that temperature and pressure had the highest negative and highest positive affect on the H 2 S solubility in ILs, respectively. The Taylor diagram, cumulative frequency plot, cross-plot, and error bar all demonstrated the high effectiveness, accuracy, and reality of the XGBoost approach for predicting the H 2 S solubility in various ILs. The leverage analysis shows that the majority of the data points are experimentally reliable and just a small number of data points are found beyond the application domain of the XGBoost paradigm. Beyond these statistical results, some chemical structure effects were evaluated. First, it was shown that the lengthening of the cation alkyl chain enhances the H 2 S solubility in ILs. As another chemical structure effect, it was shown that higher fluorine content in anion leads to higher solubility in ILs. These phenomena were confirmed by experimental data and the model results. Connecting solubility data to the chemical structure of ILs, the results of this study can further assist to find appropriate ILs for specialized processes (based on the process conditions) as solvents for H 2 S.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction distillée sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.
Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,001 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule tête enseignante, pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».