目前，对使用天然二氧化锰矿砂除铁，其原理有二种：一种是以所谓活性滤膜的作用，锰砂表面有一层较强的氧化作用。另一种是锰矿砂本身反铁催化作用。将水中的二价铁催化成三价铁，再把三价铁千周附着在锰矿砂颗粒表面从而起到除铁的目的。天然二氧化锰能氧化水中二价铁为三价铁使其沉淀除去，使水清净，二氧化锰被水中的溶解氧氧化成七价锰的氧化物。七价锰再将水中的二价铁氧化成三价铁。天然锰矿砂是一种很强的氧化剂，能对水中二价铁起氧化作用。

水中的铁和锰主要以二价状态存在，随着与大所接触时间的增加，慢慢氧化成三价化合物，铁质沉淀物，Fe2O3会滋长铁细菌阻塞管道，损害纺织、造纸、酿酒、食品等的工业质量，使洗涤衣物、家用器具出现黄色或棕黄色斑迹。本设备的主要原理是将含铁（锰）的地下水经曝气后，水中的铁（锰）开始氧化，形成三价铁，水流经锰砂和特制的多介质滤料时，由于滤料的化学作用及吸附作用，在滤料表面催化剂的作用下，Fe2+迅速氧化成三价的氢氧化物，并截滤于滤层内，从而将水中的铁锰除掉。