空气的主要成分是氮气(占78%)和氧气(占21%)。因此，可以说空气是制备氮气和氧气的无穷无尽的来源。氮气主要用于合成氨。金属热处理的保护性气体。化学生产中的惰性保护气体(打开和停止时吹扫管道)。氮气密封。易氧化物质的压力材料)。粮食储存。水果保鲜和电子工业。氧气主要用于冶金、燃气、医疗、废水处理和化学工业中的氧化剂。化学工业工人长期以来一直致力于研究和解决如何长期致力于研究和解决的问题。

  传统的工业分离空气的方法是采用深冷分离法，即将空气冷却到-150℃以下，然后通过低温蒸馏法进行分离。该方法具有能耗高、工艺长、启动过程长、设备维护要求高等特点。因此，近十年来，它一直受到新兴分离方法的严重挑战，如变压吸附法和膜分离法。

  变压吸附法。

  变压吸附分离空气有两种机制。一是利用5A沸石分子筛的选择吸附特性，即5A沸石分子筛对氮的平衡吸附大于对氧的平衡吸附，使空气通过沸石床时，氮气被吸附，氧气作为产品流出。当沸石吸附氮饱和时，停止进入空气，将床层抽入真空，抽出的氮气作为产品。另一种是利用碳分子筛的运输吸附特性，即碳分子筛对氧气和氮气的平衡吸附差别不大，但由于氧气的分子尺寸(2.8×3.9)小于氮气的分子尺寸(3.0×4.1)，氧气在碳分子筛中扩散速度快，吸附量大，因此氧气在碳分子筛中扩散速度快，吸附量大，因此氧气被吸附，氮气作为产品流出。一段时间后，停止进入空气，将床层真空，使碳分子筛再生。这种方法通常是在吸附阶段为0.1~0.5×106pa，解吸阶段为常压或真空和常温，在工业上很容易实现。

  富氧空气和99.9%的纯氮气可以通过吸附法分离，耗电量均小于1.0kwh/m3。目前，世界上最成熟的日本使用5A沸石进行氧气筛选，氧气浓度可达96%，耗电量仅为0.4kwh/m3。总之，采用变压吸附法分离空气具有能耗低、工艺短、停车时间短、自动控制、产品浓度可调等优点，有望有较大的发展。

  膜分离法。

  膜法利用渗透原理分离空气，即氧气和氮气在非多孔聚合物膜中的扩散率不同。当氧气和氮气吸附在聚合物膜表面时，由于膜两侧存在浓度梯度，气体通过聚合物膜扩散，然后在膜的另一侧释放。由于氧分子的体积小于氮分子，因此氧在聚合物膜中的扩散率大于氮，因此当空气进入膜的一侧时，可以在另一侧获得富氧空气，在同一侧获得氮气。氮气和富氧空气可以通过膜法分离空气来连续获得。目前，聚合物膜对氧和氮气分离的选择性系数仅为3.5左右，渗透系数也较小。分离产品的氮浓度为95~99%，氧浓度仅为30~40%。膜法分离空气一般在室温下进行，压力为0.1~0.5×106pa。

  由于变压吸附法和膜法的兴起，中小型深冷空分离装置已经开始放弃部分市场。目前，变压吸附法和膜法的主要缺点是产品浓度不够高，回收率低，应通过改进吸附剂和聚合物膜来克服。