碳分子筛制氮机是利用筛分的特性来达到分离O2、N2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。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，O2可以快速通过微孔孔口扩散到孔内，而N2却很难通过微孔孔口，从而达到O2、N2分离。微孔孔径大小是碳分子筛分离O2、N2的基础，如果孔径过大，O2、N2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，O2、N2都不能进入微孔中，制氮机也起不到氧氮分离的作用。
