制氧机能够将空气中的氧气富集并输出，离不开分子筛这一关键部件。而分子筛实现高效吸附分离的背后，蕴藏着精妙的原理，这一原理基于其*特的结构和物理化学特性，让空气分离制取氧气成为现实。

一、分子筛的结构基础

分子筛本质上是一种具有规则晶体结构的硅铝酸盐化合物，其内部拥有大量大小均匀的微孔和孔道 ，这些微孔如同精密设计的 “分子牢笼”，孔径大小通常在 0.3 - 1.0 纳米之间，与常见气体分子的尺寸相近。以制氧机中常用的沸石分子筛为例，其晶体结构由硅氧四面体和铝氧四面体通过氧原子相互连接构成三维网络骨架。在这个骨架结构中，由于铝原子带有一个负电荷，需要阳离子（如钠离子、钙离子等）来平衡电荷，这些阳离子的存在不仅影响分子筛的离子交换性能，也对其吸附特性产生重要作用。

二、吸附作用力

（一）物理吸附

分子筛对气体分子的吸附主要基于物理吸附原理，也称为范德华吸附。当气体分子靠近分子筛的微孔表面时，会受到分子间范德华力的作用。范德华力是一种较弱的分子间作用力，包括色散力、诱导力和取向力。由于分子筛具有巨大的比表面积（每克分子筛的比表面积可达数百甚至上千平方米），大量的气体分子能够被吸附在其微孔表面。而且，这种吸附是可逆的，即当外界条件（如压力、温度）发生变化时，被吸附的分子可以从分子筛表面脱附出来。

（二）选择性吸附

分子筛的神奇之处在于其选择性吸附能力。由于分子筛的微孔孔径大小均匀且与气体分子尺寸匹配，只有直径小于孔径的分子才能进入微孔内部被吸附，而直径大于孔径的分子则被阻挡在外。在空气中，氮气分子的动力学直径约为 0.364 纳米，氧气分子的动力学直径约为 0.346 纳米，二者直径较为接近，但分子筛对氮气的吸附能力却远强于氧气。这是因为除了孔径筛分作用外，分子筛内部的阳离子与氮气分子之间存在更强的静电相互作用，使得氮气分子更容易被吸附在分子筛表面，从而实现氧气和氮气的有效分离。

三、变压吸附（PSA）循环过程

制氧机利用分子筛制取氧气时，通常采用变压吸附技术，这一过程由吸附和脱附两个阶段循环组成。在吸附阶段，空气在一定压力（一般为 0.3 - 0.8MPa）下进入装有分子筛的吸附塔，分子筛迅速吸附空气中的氮气、二氧化碳、水蒸气等杂质气体，而氧气由于吸附较弱，在塔内富集并从出口排出，成为可供使用的产品气。当分子筛吸附达到饱和后，进入脱附阶段，通过降低吸附塔内的压力（通常降至常压或负压），分子筛表面吸附的杂质气体因压力降低而脱