空氣中的主要成分是氮氣和氧氣。通過選擇對氮和氧具有不同吸附選擇性的吸附劑，并設計適當?shù)墓に?，便能將氮和氧分離。

氮原子和氧原子都具有電四極矩，但氮原子的電四極矩比氧原子要大很多，所以氮在沸石分子篩上的吸附能力強于氧。因此，當空氣在壓力下通過分子篩吸附床時，氮被分子篩吸附。由于氧氣吸附較少，因此氧在氣相中富集同時從吸附床中流出，從而氧氮分離獲得氧氣。在分子篩對氮的吸附趨于飽和時，停止氣流流入并使壓力下降，分子篩吸附的氮可以被解吸，分子篩得以再生和再利用。兩個或多個吸附床交替輪流工作以連續(xù)產(chǎn)生氧氣。

從上述原理可知，變壓吸附空氣分離制氧設備的吸附床必須至少包括兩個操作步驟：吸附和解吸。因此，當只有一個吸附床時，產(chǎn)物氧的可用性是不連續(xù)的。為了連續(xù)獲得產(chǎn)物氣，通常在制氧機中通常安裝兩個以上的吸附床，并且從節(jié)能降耗和穩(wěn)定運行的角度出發(fā)，還提供了一些必要的輔助步驟。

每個吸附床通常經(jīng)歷吸附、正向減壓、抽空或減壓再生、沖洗置換、壓力均衡和增壓的步驟，并且該操作周期性地重復。同時，每個吸附床處于不同的操作步驟。在計算機的控制下，有規(guī)律地切換吸附床，使多個吸附床協(xié)調(diào)運行，并按時間步長錯開，使變壓吸附裝置能夠平穩(wěn)運行并連續(xù)獲得產(chǎn)物氣。