分子筛是结晶态的硅酸盐或硅铝酸盐，由硅氧四面体或铝氧四面体通过氧桥键相连而形成分子尺寸大小（通常为0.3~2.0 nm）的孔道和空腔体系，从而具有筛分分子的特性。然而随着分子筛合成与应用研究的深入，研究者发现了磷铝酸盐类分子筛，并且分子筛的骨架元素（硅或铝或磷）也可以由B、Ga、Fe、Cr、Ge、Ti、V、Mn、Co、Zn、Be和Cu等取代，其孔道和空腔的大小也可达到，因此分子筛按骨架元素组成可分为硅铝类分子筛、磷铝类分子筛和骨架杂原子分子筛；按孔道大小划分，孔道尺寸小于2 nm、2~50 nm和大于50 nm的分子筛分别称为微孔、介孔和大孔分子筛。由于具有较大的孔径，成为较大尺寸分子反应的良好载体，但介孔材料的孔壁为非晶态，致使其水热稳定性和热稳定性尚不能满足石油化工应用所需的苛刻条件。

​炭分子筛 是一种炭质吸附剂, 它具有接近被吸附分子直径的楔形极微孔, 而且孔径分布均匀、能够把立体结构大小有差异的分子分离。它和沸石分子筛的孔隙结构不同, 表面极性也存在较大的差异, 因此筛分作用也不同。关于炭分子筛 的炭化物具有筛分作用。20 世纪70 年代初前西德采矿研究公司(BF 公司) 率先开发成功用于变压吸附空分制氮的炭分子筛, 目前该公司所生产的炭分子筛仍处于国际领先地位。国际上生产炭分子筛的公司我国从70 年代末开始了对炭分子筛的研究。目前, 炭分子筛已在食品卫生、医疗、催化、空分制氮、焦炉气中氢气的回收等方面得到广泛的应用。

碳分子筛是利用筛分的特性来达到分离氧气、氮气的目的。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。如前图所示，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，氧气可以快速通过微孔孔口扩散到孔内，而氮气却很难通过微孔孔口，从而达到氧、氮分离。微孔孔径大小是碳分子筛分离氧、氮的基础，如果孔径过大，氧气、氮气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，氧气、氮气都不能进入微孔中，也起不到分离的作用。

该产品属于碳素吸附剂，是由碳组成的多孔物质，孔结构模型为无序堆积碳素结构。碳分子筛是非计量化合物，其重要性质是基于它的微孔结构。它分离空气的能力，取决于空气中各种气体在碳分子筛微孔中的不同扩散速度，或不同的吸附力，或两种效应同时起作用。在平衡条件下，碳分子筛对氧和氮的吸附量相当接近，但氧分子通过碳分子筛微孔系统的狭窄空隙的扩散速度要比氮分子快得多，碳分子筛空分制氮就是基于这一性能，在远未达到平衡条件的时间之前，通过PSA工艺流程使氮气从空气中分离出来。

我国碳分子筛的研发是在上个世纪八十年代开始的，比美国晚大约二十年。当时国际市场有供应的主要是德国BF和日本武田产的碳分子筛，价格约在20万元/吨，但其产氮量为100NM3/h.t左右，到九十年代升级为产氮量。当时国产碳分子筛(长兴中泰的前身长兴化工厂产)的产氮量只有140NM3/h.t，指标虽然落后有近30%的差距，但也改写了中国只能依赖进口碳分子筛的历史，实现了从无到有的一次飞跃!又由于国产碳分子筛的价格低廉，从而迫使进口碳分子筛的价格有了大幅度的下降，为国家节约了外汇的同时也推动了国内PSA制氮装置的蓬勃发展。

随着变压吸附技术的不断成熟，制氮机的应用领域越来越宽阔，国际上对碳分子筛的需求也越来越大，欧美等发达国家的需求量每年都稳步增长，近几年发展中国家的需求量更是突飞猛进，每年以成倍的速度增长，保守估计，2013年国际上碳分子筛总需求量在数十万吨以上。