En tant qu'adsorbant-haute performance, les tamis moléculaires en carbone sont largement utilisés dans de nombreux domaines qui nous entourent. Examinons de plus près leurs caractéristiques d'adsorption concernant l'azote et l'oxygène.
Les tamis moléculaires en carbone peuvent adsorber à la fois l'oxygène et l'azote de l'air ; la quantité adsorbée augmente avec la pression et, à une pression donnée, il n'y a pas de différence significative dans la capacité d'adsorption à l'équilibre entre les deux gaz. Par conséquent, il est difficile de séparer efficacement l’oxygène et l’azote uniquement en fonction des changements de pression. Cependant, en considérant le taux d’adsorption, les caractéristiques de l’adsorption de l’oxygène et de l’azote peuvent être efficacement distinguées. Les molécules d'oxygène ont un diamètre plus petit que les molécules d'azote et diffusent des centaines de fois plus rapidement ; ainsi, le taux d'adsorption de l'oxygène est très rapide, atteignant plus de 90 % en une minute environ. À ce stade, l’adsorption de l’azote n’est que d’environ 5 % ; par conséquent, le gaz adsorbé est principalement de l’oxygène, tandis que la partie non adsorbée est principalement de l’azote.
Ainsi, si le temps d'adsorption est limité à une minute, une séparation préliminaire de l'oxygène et de l'azote peut être réalisée. En d’autres termes, l’adsorption et la désorption sont régies par des différences de pression : l’adsorption se produit lorsque la pression augmente et la désorption se produit lorsque la pression diminue. La différenciation entre l'oxygène et l'azote est gérée en contrôlant le temps d'adsorption ; en gardant la durée très courte, l'oxygène est entièrement adsorbé tandis que le processus est arrêté avant qu'une adsorption significative de l'azote ne se produise. Par conséquent, dans la génération d'azote par adsorption modulée en pression (PSA), la pression est cyclique et la durée du cycle est contrôlée à une minute près.