空氣中的主要組份是氮和氧，因此可選擇對氮和氧具有不同吸附選擇性的吸附劑，設計適當的工藝過程，使氮和氧分離制得氧氣。 氮和氧都具有四極矩，但氮的四極矩（0.31Å\u65289X比氧的（0.10 Å\u65289X大得多，因此氮氣在沸石分子篩上的吸附能力比氧氣強（氮與分子篩表面離子的作用力強，如圖 1 所示）。因此，當空氣在加壓狀態下通過裝有沸石分子篩吸附劑的吸附床時，氮氣被分子篩吸附，氧氣因吸附較少，在氣相中得到富集并流出吸附床，使氧氣和氮氣分離獲得氧氣。當分子篩吸附氮氣至接近飽和后，停止通空氣并降低吸附床的壓力，分子篩吸附的氮氣可以解吸出來，分子篩得到再生并重復利用。兩個以上的吸附床輪流切換工作，便可連續生產出氧氣。

 

    氬氣和氧氣的沸點接近，兩者很難分離，一起在氣相得到富集。因此變壓吸附制氧裝置通常只能獲得濃度為 90%~95%的氧氣（氧的極限濃度為 95.6%，其余為氬氣），與深冷空分裝置的濃度 99.5%以上的氧氣相比，又稱富氧。