氧、氮兩種氣體在分子篩表面上的擴散速率不同，直徑較小的氣體分子（O2）擴散速率較快，較多的進入碳分子篩微孔，直徑較大的分子N2擴散速率較慢，進入碳分子篩微孔較少。利用碳分子篩對氮和氧的這種選擇吸附性差異，當壓縮空氣通過碳分子篩吸附塔時，氧在吸附相富集，氮在氣體相富集，可使氧氮分離，在PSA條件下連續制取氮氣。

制氮機是以空氣為原料，以碳分子篩為吸附劑，運用變壓吸附原理，使充滿微孔的碳分子篩對氣體分子有選擇性的吸附來獲得純度為98～99.99%的氮氣。