PSA 以空氣為原料，利用物理方法將其中的氧和氮分離而獲得氮氣的設備。碳分子篩可以同時吸附空氣中的氧和氮，其吸附量也隨著壓力的升高而升高，而且在同一壓力下氧和氮的平衡吸附量無明顯的差異。因而，僅憑壓力的變化很難完成氧和氮的有效分離。如果進一步考慮吸附速度的話，就能將氧和氮的吸附特性有效地區分開來。氧分子直徑比氮分子小，因而擴散速度比氮快數百倍，故碳分子篩吸附氧的速度也很快，吸附約1 分鐘就達到90% 以上；而此時氮的吸附量僅有5% 左右，所以此時吸附的大體上都是氧氣，而剩下的大體上都是氮氣。這樣，如果將吸附時間控制在1 分鐘以內的話，就可以將氧和氮初步分離開來，也就是說，吸附和解吸是靠壓力差來實現的，壓力升高時吸附，壓力下降時解吸。而區分氧和氮是靠兩者被吸附的速度差，通過控制吸附時間來實現的，將時間控制的很短，氧已充分吸附，而氮還未來得及吸附，就停止了吸附過程。因而變壓吸附制氮要有壓力的變化，也要將時間控制在1 分鐘以內。碳分子篩的主要成分為元素碳，外觀為黑色柱狀固體。因含有大量直徑為4 埃的微孔，該微孔對氧分子的瞬間親和力較強，可用來分離空氣中的氧氣和氮氣，工業上利用變壓吸附裝置（PSA）制取氮氣。