膜分离出氮是依靠不同气体在膜中溶解和扩散系数的差异而具有不同的渗透速度而实现气体分离。利用选择渗透原理来生产高纯度的氮气。各种气体组分在膜中溶解和扩散，形成自身特有的渗透速率。氧气是快气，它很快溶解透过膜壁，此时氮气仍然沿纤维丝内腔流动，形成富氮气流。富氧气流，或渗透气，以大气的压力从膜中渗透出来而放空。