碳分子筛是利用筛分的特性来达到分离氧气、氮气的目的。在分子筛吸附杂质气体时，大孔和中孔只起到通道的作用，将被吸附的分子运送到微孔和亚微孔中，微孔和亚微孔才是真正起吸附作用的容积。如前图所示，碳分子筛内部包含有大量的微孔，这些微孔允许动力学尺寸小的分子快速扩散到孔内，同时限制大直径分子的进入。由于不同尺寸的气体分子相对扩散速率存在差异，气体混合物的组分可以被有效的分离。因此，在制造碳分子筛时，根据分子尺寸的大小，碳分子筛内部微孔分布应在0.28～0.38nm。在该微孔尺寸范围内，氧气可以快速通过微孔孔口扩散到孔内，而氮气却很难通过微孔孔口，从而达到氧、氮分离。微孔孔径大小是碳分子筛分离氧、氮的基础，如果孔径过大，氧气、氮气分子筛都很容易进入微孔中，也起不到分离的作用；而孔径过小，氧气、氮气都不能进入微孔中，也起不到分离的作用。
行业发展
根据国际国内的分析，碳分子筛行业呈现以下发展趋势：，随着变压吸附制氮机的使用范围不断扩大，对碳分子筛的需求不断增加，这将进一步促进行业发展，未来几年，这一行业将从一个生僻的行业变得众所周知。其次，随着应用深度的提高，对碳分子筛的产氮量、氮回收率、堆密度、抗压强度等指标的要求越来越高，进一步提高产品性能指标将是这一行业今后发展的大趋势。第三，由于碳分子筛是变压吸附制氮机的主要构成要素，成本占整个设备的70%以上，因此，降低成本将是促进本行业发展的重要条件。今后一个时期，各企业将会在采用新材料新工艺方面不断探索，争取用低成本达到高水平。
我国碳分子筛的研发是在上个世纪八十年代开始的，比美国晚大约二十年。当时国际市场有供应的主要是德国BF和日本武田产的碳分子筛，价格约在20万元/吨，但其产氮量为100NM3/h.t左右，到九十年代升级为产氮量185NM3/h.t。当时国产碳分子筛（长兴中泰的前身长兴化工厂产）的产氮量只有140NM3/h.t，指标虽然落后有近30%的差距，但也改写了中国只能依赖进口碳分子筛的历史，实现了从无到有的一次飞跃！又由于国产碳分子筛的价格低廉，从而迫使进口碳分子筛的价格有了大幅度的下降，为国家节约了外汇的同时也推动了国内PSA制氮装置的蓬勃发展。
