在空气进入低温冷箱前对空分进行纯化处理，分子筛便是其中的关键装置。分子筛是气固相吸附剂的一种，分子筛经加热失去结晶水，晶体内形成许多孔穴，其孔径大小与被吸附气体分子直径相近，且非常均匀。它能把小于孔径的分子吸进孔隙中，把大于孔径的分子挡在孔隙外。因此，它可以根据分子的大小，把各种组分分离。
因为氧分子直径比氮分子小，扩散速度比氮快数百倍，在空分设备里碳分子筛可以同时吸附空气中的氧和氮，其吸附量也随着压力的升高而升高，而且在同一压力下氧和氮的平衡吸附量无明显的差异。因而，如果进一步考虑吸附速度的话，就能将氧和氮的吸附特性有效地区分开来。故碳分子筛吸附氧的速度也很快，吸附约1分钟就达到90%以上；而此时氮的吸附量仅有5%左右，所以此时吸附的大体上都是氧气，而剩下的大体上都是氮气。这样，如果将吸附时间控制在1分钟以内的话，就可以将氧和氮初步分离开来。
因此，靠压力差来实现吸附和解吸的。而区分氧和氮是靠两者被吸附的速度差，通过控制吸附时间来实现的，将时间控制的很短，氧已充分吸附，而氮还未来得及吸附，就停止了吸附过程。因而变压吸附制氮要有压力的变化，也要将时间控制在1分钟以内。
