氧气、氮气、一氧化碳及甲烷都是重要的工业原料气体。随着工业的发展，这些原料气体的需求量不断地增加，使N2/O2分离、N2/CH4分离、CO/N2分离及CO/CH4分离具有非常重要的工业意义。工业上气体分离过程有深冷法、吸附分离法等。过去二十多年来，吸附分离法取得了很大的发展，尤其是变压吸附(PSA)循环的逐渐完善，使得气体吸附分离更为经济有效。吸附剂是PSA气体分离技术的基础，吸附剂的性能直接影响最终分离效果，甚至影响工艺步骤的选择和PSA的生命力。适用于PSA的吸附剂必须对目的气体有高的吸附容量和分离选择性；吸附剂的分离选择性系数Α只有在大于3时，PSA过程才具有经济性；当Α低于2时，就很难设计出一个满意的PSA分离过程。在工业上，孔隙率高且通常用于气体或蒸气混合物分离的吸附剂主要有沸石分子筛、活性炭、活性粘土、硅胶及活性氧化铝。沸石分子筛以其规整的晶体结构、均匀一致的孔分布和可调变的表面性质在吸附分离领域得到广泛应用。
沸石分子筛用于气体吸附分离的理论基础
沸石分子筛是结晶硅铝酸盐，普通化学式为：Mx/n[(AlO2)x(SiO2)y]·mH2O.它在气体分离过程中备受欢迎的一些独特性能是：
a.晶体三维微孔结构赋予其很高的热稳定性和水热稳定性；
b.与活性炭等吸附剂不同，其孔结构均匀一致，孔大小分布单一；
c.通过不同骨架外阳离子交换，可以调变其孔的尺寸；
d.通过改变骨架硅铝比，可调变其表面极性；
e.与其它类型吸附剂相比，即使在较高的温度
和较低的吸附质分压下，仍有较高的吸附容量。
PSA过程主要是基于以下因素：
沸石分子筛是一种离子型极性吸附剂，孔道表面高度极化，即Zeolite晶穴内部有强大的库仑场和极性使其易于吸附极性较强、极化率较大的分子。当沸石分子筛晶体粉末与粘合剂经挤压成型时，晶体微粒间形成大孔，这些大孔与晶粒自身的微孔构成了双分散二级孔结构，使其更加符合工业气体分离方面的应用。影响沸石分子筛气体吸附分离的因素主要是，沸石分子筛的孔道(尤其是孔口)的几何因素和沸石分子筛的骨架外阳离子产生的电子因素。这几种气体分子的大小和极性都较为接近。但是，沸石分子筛能将气体有效分离的奥妙在于，沸石分子筛通过离子交换等改善其表面电性和调变其孔口尺寸，从而使具有微小极性差异的气体分子分离开。
总之，沸石分子筛具有适应工业气体分离要求的独特结构，同时可通过离子交换、改变硅铝比、调变骨架元素等方面对其改性，从而实现N2/O2，CH4/N2，CO/N2及CO/CH4的有效分离。
