A membrana consiste em um feixe de fibras ocas seletivamente permeáveis. Ela separa o nitrogênio do ar atmosférico pelo princípio da permeação seletiva através da parede da membrana. Os gases “rápidos” (oxigênio, dióxido de carbono e vapor de água) permeiam a parede da membrana muito mais rapidamente do que o gás “lento” (nitrogênio). A membrana separa a mistura original de gases em duas correntes: o permeado e o produto. O permeado é uma mistura de oxigênio concentrado, dióxido de carbono e vapor de água que é liberada para a atmosfera. O produto é nitrogênio de alta pressão que sai da extremidade a jusante da membrana em pressão próxima à do ar de alimentação e é entregue ao usuário final. Um booster suplementar pode ser usado se for necessária compressão adicional. A pureza do produto pode ser ajustada definindo as condições de operação – a pureza do nitrogênio aumenta à medida que a taxa de fluxo de nitrogênio diminui e vice-versa. Isso é feito por meio de uma válvula de controle de fluxo/pureza na descarga da corrente de nitrogênio, após o medidor de fluxo e o analisador de nitrogênio, permitindo assim o controle preciso tanto do fluxo quanto da pureza.