變壓吸附式制氮機（PSA制氮機）是以空氣為原料，以碳分子篩為吸附劑，運用變壓吸附原理(PSA)，利用充滿微孔的分子篩，對空氣進行選擇性吸附，以達到氧氮分離的目的。

目前在制氮、制氧領域內使用較多的是碳分子篩。碳分子篩是一種兼具活性炭和分子篩某些特性的碳基吸附劑。碳分子篩由微孔組成，孔徑分布在0.3nm ~ 1nm之間。較小直徑的氣體（氧氣）擴散較快，較多進入分子篩固相，這樣氣相中就可以得到氮的富集成分。一段時間后，分子篩對氧的吸附達到平衡，根據碳分子篩在不同壓力下對吸附氣體的吸附量不同的特性，降低壓力使碳分子篩解除對氧的吸附，這一過程稱為再生。變壓吸附法通常使用兩塔并聯，交替進行加壓吸附和解壓再生，從而獲得連續的氮氣流。

PSA制氮裝置是根據變壓吸附原理，采用碳分子篩作為吸附劑，在一定的力學效應，氧在碳分子篩微孔中擴散速率遠大于氮，在吸附未達到平衡時，氮在氣相中被富集起來，形成成品氮氣。然后減壓至常壓，吸附劑脫附所吸附的氧氣等其它雜質，實現再生。

一般在系統中設置兩個吸附塔，一塔吸附產氮，另一塔脫附再生，通過PLC程序自動控制，使兩塔交替循環工作，以實現連續生產氮氣之目的。壓力下，經過凈化干燥的壓縮空氣，在吸附器中進行加壓吸附、減壓脫附。