中的每一個的后（背） 表面上。基底材料的尺寸可被設(shè)置W配合到膜盒300的支撐框架200中。
[0064] 在本實(shí)施方案中，基底材料可由多孔聚醋構(gòu)造，該多孔聚醋具有W90度定向、與 一組線（strand)重疊的一組肋（例如，化rnwood風(fēng)格1414聚醋片）。肋（rib)可被縫合 到線W提供約0. 5mm的總體厚度。肋可W是約0. 565mm寬并且W約0. 452mm的間隔隔開。 線可具有約0. 135mm的直徑。
[0065] 基底材料306和基底材料308可包括在從約20%到約70%的范圍內(nèi)選擇的孔隙 度（空隙分?jǐn)?shù)）。多孔基底材料中的孔隙開口可包括在約0.01mm和約1.0mm之間的尺寸， 該尺寸允許在最小壓力降的情況下滲透流出膜盒300。在一些實(shí)施方案中，多孔聚醋基底材 料的總體孔隙度或正面開口面積分?jǐn)?shù)可W是約0. 23,具有約0. 33mm的孔隙尺寸（即，液壓 直徑）。
[0066] 在多個實(shí)施方案中，基底材料提供在約0. 3mm和約5. 0mm之間的液壓直徑，該液壓 直徑允許掃掠流動流通過金屬膜。
[0067] 基底材料可包括選定的厚度。厚度可在約0. 020mm(20ym)和約5. 0mm巧00ym) 之間。示例性厚度是約0. 5mm(50ym)。在一些實(shí)施方案中，厚度可匹配膜盒300的厚度。
[0068] 膜盒300還可包括安置在膜盒的內(nèi)部中在基底材料306和基底材料308之間的通 道化間隔材料（或內(nèi)部間隔件）310。通道化間隔材料310可包括侶、金屬合金（例如，儀 合金、鋼）、耐用聚合物材料或其它類似材料，或由侶、金屬合金（例如，儀合金、鋼）、耐用聚 合物材料或其它類似材料構(gòu)造。間隔材料用來維持膜模塊的膜盒中多個多孔金屬膜之間 的選定的間隔距離。在多個實(shí)施方案中，多個多孔金屬膜之間的間隔距離在約0. 5mm和約 10. 0mm之間。當(dāng)膜盒內(nèi)部的壓力與膜盒外部的壓力相當(dāng)時(shí)和/或當(dāng)從膜盒移動滲透所需要 的距離因膜盒的尺寸較小而相對短時(shí)，較小的間隔距離是優(yōu)選的。當(dāng)膜盒內(nèi)部的壓力低或 在真空下時(shí)和/或當(dāng)從膜盒移動滲透所需要的距離因膜盒的尺寸較大而相對長時(shí)，較大的 間隔距離是優(yōu)選的。
[0069] 在多個實(shí)施方案中，通道化間隔材料310可W是波紋（波浪）侶板或波紋金屬網(wǎng) 的形式。波紋（波浪）侶板可w是通過將平板按壓成具有波浪狀圖案而制成的。間隔材料 310可包括具有選定尺度的直的、開放流動通道312。侶板可包括倒圓邊緣W防止刺穿頂部 膜片302和底部膜片304。波紋侶板可包括厚度為0. 108mm、峰谷距離為0. 62mm的金屬片。 彎曲的拐角可具有約0. 2mm的半徑。峰-峰高度可W是約1. 04mm，運(yùn)導(dǎo)致0. 78的正面開口 面積分?jǐn)?shù)和1. 0mm的液壓直徑。
[0070] 通道化基底材料310是機(jī)械堅(jiān)固的。當(dāng)被使用時(shí)，因?yàn)橹旅芙饘倏蒞阻止質(zhì)量運(yùn) 輸橫穿金屬板，所W自總體流動流化ulk flow stream)的質(zhì)量運(yùn)輸僅可在膜盒300的頂部 金屬膜302上發(fā)生。因此，在本實(shí)施方案中，自頂部膜的質(zhì)量轉(zhuǎn)移僅可發(fā)生在面向頂部膜 302的通道312中。此外，自底部膜304的質(zhì)量轉(zhuǎn)移僅可發(fā)生在面向底部膜304的通道（未 示出）中。此配置增加了從總體流動流到膜表面上的運(yùn)輸距離。
[0071] 在另一個實(shí)施方案中，通道化基底材料310可W是波紋（波浪）和共輛金 屬網(wǎng)形式的，諸如，擴(kuò)張的儀（W)網(wǎng)（例如，型號為5Ni7-077C的金屬網(wǎng)，Dexmet公 司，Wallin奸ord，CT，美國）。波紋金屬網(wǎng)310的流動通道312允許從總體流動流到膜盒 300中的膜302和膜304的質(zhì)量轉(zhuǎn)移。波紋金屬網(wǎng)310可包括具有約0. 4mm的寬度尺度和 約1.23mm的高度尺度的菱形開口。金屬線厚度可W是約0.23mm。波紋金屬網(wǎng)可具有約 0. 99mm的峰峰高度、約1. 36mm的峰谷距離W及約0. 31mm的彎曲半徑。通道化基底材料310 可具有約78%的總體空隙分?jǐn)?shù)和約1.0mm的液壓直徑。然而，無意進(jìn)行限制。
[0072] 在一些實(shí)施方案中，基底材料306和基底材料308可包括單層結(jié)構(gòu)，例如，W機(jī)械 加工的板的形式，在該板的前表面和后表面上包括流動通道。在其它實(shí)施方案中，基底材 料可包括3維結(jié)構(gòu)，例如，W包括3維流動結(jié)構(gòu)或網(wǎng)篩狀支撐網(wǎng)格或類似結(jié)構(gòu)的多孔板的形 式。
[0073] 基底材料306和基底材料308當(dāng)被附接到多孔金屬膜302和多孔金屬膜304時(shí)使 得當(dāng)位于膜的供給側(cè)和膜的滲透側(cè)之間的壓力梯度為約1己或更大時(shí)所述金屬膜能夠維 持機(jī)械完整性。通過使得在與膜表面平行的方向上的流動阻力最小化，基底材料還提供快 速運(yùn)輸掃掠流動流通過膜盒中的金屬膜。流動阻力可由從等式（1)確定的滲透量值（巧表 征：
[0074]
(1)
[00巧]在此，（巧是滲透流動速度；（sa)m是膜面積；化及Ap是壓力差（即，壓力降）。對 于液相過濾或分離的應(yīng)用，基底材料可包括優(yōu)選地大于約50升/小時(shí)/m2/己的滲透量值 (P)。對于氣相過濾或分離的應(yīng)用，基底材料可包括優(yōu)選地大于約1.0E-05mol/m7s/Pa的 滲透量值（P)。
[0076] 用于氣相掃掠流動流的壓力降優(yōu)選地小于約0. 1己。對于低壓操作，用于氣相掃 掠流動流的壓力降優(yōu)選地小于約0.01己。用于液相掃掠流動流的壓力降優(yōu)選地小于約1 己。
[0077] 多孔基底片306和多孔基底片308可具有比膜盒300中間的通道化基底材料310 更小的孔隙尺寸和更低的孔隙度，W提供支撐頂部膜片302和底部膜片304的平滑表面。
[0078] 膜盒300的部件可通過膠粘劑（諸如，室溫硫化（RTV)有機(jī)硅膠粘劑）結(jié)合到支撐 框架200。例如，多孔基底材料306和多孔基底材料308可被固定到通道化基底材料310。 通道化基底材料310然后可被固定到支撐框架200W加固膜盒300。可在承重載荷下固化 組裝好的部件，W確保在通道化基底材料310、多孔基底材料306和多孔基底材料308、金屬 膜302和金屬膜304W及組裝好的部件之間實(shí)現(xiàn)到支撐框架200的堅(jiān)固粘附，運(yùn)形成集成 的膜盒300。
[0079] 制造和組裝是柔性的，允許選擇配置用于多種具體應(yīng)用的膜盒的多種膜材料、基 底材料和間隔材料。例如，在一些實(shí)施方案中，多孔金屬膜片可W是由如下漿料制造的，該 漿料包括在約lOwt%到約50wt%之間的溶劑W及在約20wt%到約80wt%之間的金屬前體 粉末。金屬前體粉末的平均粒子尺寸優(yōu)選地在約100皿到約5ym之間。金屬前體可包括 但不限于，例如，金屬氧化物（包括Ni金屬的氧化物）；金屬氨化物（諸如，Ti金屬的氨化 物）；金屬有機(jī)物；W及合金（包括，例如，Ni-Fe合金、Ni-化合金、Ti合金和不誘鋼）。該 漿料還可包括最多達(dá)約30wt%的孔隙形成劑（pore化rmer)，所述形成劑具有在約lOOnm 到約10 ym之間的平均粒子尺寸?？紫缎纬蓜┌ǖ幌抻冢禾己凇⑹?、焦炭、淀粉W及 運(yùn)些孔隙形成劑的組合。該漿料還可包括最多達(dá)15wt%的有機(jī)添加劑，所述有機(jī)添加劑包 括但不限于例如，分散劑、粘結(jié)劑、增塑劑W及運(yùn)些添加劑的組合。可通過共同球磨漿料的 各種成分來制備漿料?？稍谡T鑄生巧之前驗(yàn)證漿料的均勻性和穩(wěn)定性，例如，通過當(dāng)該漿料 保持未擾動達(dá)至少30分鐘時(shí)驗(yàn)證不存在沉淀物。漿料可W被誘鑄成選定厚度的生巧。該 生巧首先可被干燥W去除揮發(fā)性溶劑。然后，可W燒制該生巧W將金屬前體轉(zhuǎn)變成金屬態(tài)。 該燒制還去除溶劑和其它漿料成分（諸如，孔隙形成劑和有機(jī)添加劑），運(yùn)形成了經(jīng)燒制的 巧體。經(jīng)燒制的巧體可被燒結(jié)和退火W制備具有金屬支柱和網(wǎng)絡(luò)化孔隙的多孔金屬片膜。 燒制包括在還原環(huán)境中W在0. 2°C/分鐘和10°C/分鐘之間的升溫速率將生巧加熱到在 400°C和1200°C之間的燒制溫度。該燒制溫度被維持達(dá)在30分鐘和24小時(shí)之間的一段時(shí) 間。在燒制期間，金屬前體被直接還原到金屬態(tài)。替代地，燒制生巧可包括首先在氧化環(huán)境 中將生巧加熱到第一溫度，然后在還原環(huán)境中W第二溫度加熱。該第一溫度通常在約80(TC 和約1400°C之間。該第二溫度通常在約400°C和約1200°C之間。到該第一溫度的升溫速率 小于或等于l〇°C/分鐘。在不大于經(jīng)燒制的巧體的烙點(diǎn)且大體上等于軟化點(diǎn)的溫度下，在 惰性環(huán)境或還原環(huán)境中進(jìn)行燒結(jié)、退火和/或扁平化。通常，溫度在600°C和1200°C之間。 使金屬膜扁平化可包括抵靠一個固體光滑表面向多孔金屬巧體上施加載荷（或壓力）。生 巧片可由單個漿料成分形成，W產(chǎn)出等同的片。或者，生巧片可由不同的漿料成分形成，W 產(chǎn)出具有不同成分、厚度和/或結(jié)構(gòu)的片。
[0080] 在一些實(shí)施方案中，膜盒可包括可被附接到膜盒的一個或多個多孔金屬膜的沸石 膜。在一些實(shí)施方案中，沸石膜可形成水選擇性分子篩，當(dāng)在壓力梯度下向膜盒內(nèi)引入供給 流時(shí)所述水選擇性分子篩可從供給流（諸如，潮濕空氣或水/酒精混合物）中去除水分子。 組合膜產(chǎn)出去除了水的滲透流。
[0081] 沸石膜可包括一個在薄的多孔金屬支撐片上形成厚度小于化m的沸石膜層?？赏?過向所述多孔金屬支撐片的裸露的金屬表面施加一個均勻的種子層（seedlayer)來形成 該沸石膜層。該種子層可包括平均直徑小于或等于Ipm的沸石晶體。該多孔金屬支撐片可 具有小于3pm的平均孔隙尺寸，在25%和75%之間的孔隙度，W及小于或等于約200ym的 厚度。具有種子層的支撐片可被浸入在沸石生長溶液中，W熱液方式形成完成了沸石膜層 的晶間（inter-crystal)生長層。該晶間生長層包括該種子層，包括與沸石晶體相同的沸 石，并且完成了均勻形成厚度小于或等于約3ym的沸石膜層。該沸石膜層優(yōu)選地是薄的， W在膜處理期間實(shí)現(xiàn)良好的粘性。該沸石層可包括水選擇性沸石、碳氨化合物選擇性沸石、 或酒精選擇性沸石。示例性水選擇性沸石包括但不限于3A型沸石構(gòu)架、4A型沸石構(gòu)架和 5A型沸石構(gòu)架。示例性碳氨化合物選擇性沸石和酒精選擇性沸石包括但不限于，純娃質(zhì)巖、 鐵娃酸鹽W及ZSM-5型沸石構(gòu)架和Y型沸石構(gòu)架?？赏ㄟ^沉積沸石晶體的多個施加物W形 成分等級的孔隙尺寸的結(jié)構(gòu)來形成該種子層。例如，最接近多孔金屬支撐片的初始沸石晶 體可相對較大并且具有在約0. 5pm到約化m之間的平均直徑。為了獲得沸石膜和多孔金屬 膜之間的機(jī)械互鎖，種子晶體滲透到金屬膜襯底（substrate)的孔隙中是優(yōu)選的。較接近 沸石膜層的暴露表面的隨后的沸石晶體可W是較小的且具有在約50nm到約500nm之間的 平均直徑。無意進(jìn)行限制。
[0082] 圖3示出了對個體組裝好的膜盒300進(jìn)行泄漏測試的泄漏測試組件350。在該圖 中，歧管314(例如，左供給歧管）和歧管316(例如，右供給歧管）可被聯(lián)接到膜盒300的 相應(yīng)側(cè)?？赏ㄟ^歧管314、通過安置在膜盒300的一側(cè)上的供給槽（未示出）引入氣體。可 通過第二歧管316從安置在膜盒300的相對側(cè)上的供給通道（未示出）收集氣體。如果在 組裝期間膜盒被適當(dāng)?shù)孛芊夂凸袒?，則引入到膜盒內(nèi)的氣體的體積可與從膜盒收集（即， 離開）的氣體的體積相當(dāng)。
[0083] 圖4A例示了本發(fā)明的膜模塊40