變壓吸附制氮機是以碳分子篩為吸附劑，利用加壓吸附，降壓解吸的原理從空氣中吸附和釋放氧氣，從而分離出氮氣的自動化設備。碳分子篩是一種以煤為主要原料，經過研磨、氧化、成型、碳化并經過特殊的孔型處理工藝加工而成的，表面和內部布滿微孔的柱形顆粒狀吸附劑，呈黑色，碳分子篩的孔徑分布特性使其能夠實現氧、氮的動力學分離。這樣的孔徑分布可使不同的氣體以不同的速率擴散至分子篩的微孔之中，而不會排斥混合氣（空氣）中的任何一種氣體。碳分子篩對氧氣、氮氣的分離作用是基于這兩種氣體的動力學直徑的微小差別，氧氣分子的動力學直徑較小，因而在碳分子篩的微孔中有較快的擴散速率，氮氣分子的動力學直徑較大，因而擴散速率較慢。壓縮空氣中的水和二氧化碳的擴散同氧相差不大，而氬擴散較慢。最終從吸附塔富集出來的是氮氣和氬氣的混合氣。經過長期的使用，會導致碳分子篩的微孔孔徑發生變化；壓縮空氣中如果含有水分和油也會影響碳分子篩的微孔孔徑，從而影響制氮性能，導致氮氣純度下降。所以制氮機需要定期保養。