變壓吸附空分制氧始創(chuàng)于20世紀(jì)60年代初(Skarstrom, 1960; Guerin de Montgarenil & Domine, 1964)，并于70年代實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。在此之前,傳統(tǒng)的工業(yè)空分裝置大部分采用深冷精餾法(簡(jiǎn)稱深冷法)
80年代以來至今CaX和LiX等高吸附分離性能的沸石分子篩的相繼開發(fā)利用和工藝流程的改進(jìn)，使得變壓吸附空分技術(shù)得到迅速地發(fā)展，與深冷空分裝置相比，PSA過程具有啟動(dòng)時(shí)間短和開停車方便、能耗較小和運(yùn)行成本低、自動(dòng)化程度高和維護(hù)簡(jiǎn)單、占地面積小和土建費(fèi)用低等特點(diǎn)。在不需要高純氧的中小規(guī)模(小于100噸/天，相當(dāng)于3000Nm3/h )氧氣生產(chǎn)中比深冷法更具有競(jìng)爭(zhēng)力。廣泛的應(yīng)用于電爐煉鋼、有色金屬冶煉、玻璃加工、甲醇生產(chǎn)、炭黑生產(chǎn)、化肥造氣、化學(xué)氧化過程、紙漿漂白、污水處理、生物發(fā)酵、水產(chǎn)養(yǎng)殖、醫(yī)療和軍事等諸多領(lǐng)域(楊，1991; Kumar, 1996; Jee, Park, Haam & Lee,2002)。

自然界中存在一種天然硅鋁酸鹽，它們具有篩分分子、吸附、離子交換和催化作用。這種天然物質(zhì)稱為沸石，人工合成的沸石也稱為分子篩。分子篩的化學(xué)組成通式為：(M)2/nO· Al2O3·xSiO2·pH2O，M代表金屬離子(人工合成時(shí)通常為Na)，n代表金屬離子價(jià)數(shù)， x代表SiO2的摩爾數(shù)，也稱為硅鋁比，p代表水的摩爾數(shù)。分子篩骨架的基本結(jié)構(gòu)是 SiO4和AlO4四面體，通過共有的氧原子結(jié)合而形成三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的結(jié)晶。這種結(jié)合形式，構(gòu)成了具有分子級(jí)、孔徑均勻的空洞及孔道。由于結(jié)構(gòu)不同，形式不同，“籠”形的空間孔洞分為α、β、γ、六方柱、八面沸石等 “籠”的結(jié)構(gòu)。A型、X型和Y型分子篩的晶體結(jié)構(gòu)見圖1，圖2。

由于AlO4四面體具有一個(gè)負(fù)電荷，可以結(jié)合鈉等離子，成為電中性。在水溶液中，Na 很容易與其他陽(yáng)離子交換。大多數(shù)分子篩催化劑是多價(jià)金屬陽(yáng)離子或H的交換物，分子篩具有酸性和對(duì)分子大小的選擇性，可以作為催化劑或載體使用。高二氧化硅沸石對(duì)有機(jī)基團(tuán)表現(xiàn)出很高的親和力，相比之下，低二氧化硅沸石由于具有Lewis和Bronsted酸特性而表現(xiàn)出親水性。 [2]硅及鋁原子通過氧構(gòu)成氧環(huán)，氧環(huán)的大小決定沸石的細(xì)孔孔徑。每個(gè)氧環(huán)的氧原子數(shù)目為4～12個(gè)。通常具有分子篩作用的有八元環(huán)(0.4～0.5nm)、十元環(huán) (0.5～0.6nm) 及十二元環(huán) (0.7～ 0. 9nm)。