膜分离制氮得益于化学工业的发展和新材料的不断涌现，19世纪80年代开始商业化应用，美国XINRAN膜是世界上较早投入商业运行的氮气膜产品。
膜分离的核心是利用了空气中不同组分在膜纤维壁（高分子材料）的扩散系数大小不同而达到气体分离的物理过程。高分子材料被制成如头发丝粗细的中空的纤维膜丝，气体在膜纤维丝中空内部通过时，不同组分的气体在纤维壁上的渗透速度不同，导致渗透量不一，通过一定长度的膜纤维的选择性渗透，在膜纤维的末端得到需要纯度的氮气（90~99.99%），膜纤维侧壁渗透出排放的富氧气体，富氧的浓度可达40%左右