用空气中的氧和氮在碳分子筛中扩散率的差异原理，氧分子被碳分子筛大量吸附，氮分子在气相中富集而达到氧氮分离的一种物理原理。 碳分子筛对氧的吸附容量随压力变化会有明显差异，降低压力，即可解吸碳分子筛中吸附的氧分子。使碳分子筛再生，从而达到碳分子筛重复循环使用。

在吸附平衡情况下，任何一种吸附剂在吸附同一气体时，气体压力越高，则吸附剂的吸量越大。反之，压力越低，则吸附量越小。

在空气压力升高时，碳分子筛将大量吸附氧气、二氧化碳和水分。当压力降到常压时，碳分子筛对氧气、二氧化碳和水分的吸附量非常小。

变压吸附设备主要由A、B二只装有碳分子筛的吸附塔和控制系统组成。当压缩空气（压力一般为0.85Mpa）从下至上通过A塔时，氧气、二氧化碳和水分被碳分子筛所吸附，而氮气则被通过并从塔顶流出。当A塔内分子筛吸附饱和时便切换到B塔进行上述吸附过程并同时对A塔分子筛进行再生。所谓再生，即将吸附塔内气体排至大气从而使压力迅速降低至常压，使分子筛吸附的氧气、二氧化碳和水分从分子筛内释放出来的过程。