天然锰砂滤料除铁的原理有二种:一种是以所谓滤膜的作用,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。
天然锰砂的主要成分是二氧化锰(MnO2)它是二价铁氧化成三价铁良好的催化剂。天然锰砂中的MnO2的含量比较高,其除铁效果越理想,含铁地下水的PH值>5.5与天然锰砂接触,即可将Fe2+氧化成Fe3+,立即被水解成絮状氢氧化铁沉淀。Fe3++3OH-=Fe(OH)3↓ Fe(OH)3沉淀物经锰砂滤层后被去除,所以锰砂层起着催化和过滤双层作用。
锰砂除铁机理,除了依靠它自身的催化作用外,还有在过滤时在锰砂滤料表面逐渐形成一层铁质滤膜,作为活滤膜,使之能起催化作用。活性滤膜是由r型羟氧化铁r-FeO(oH)所构成,它能与Fe2+进行离子交换反映,并置换出等当量的氢离子。结合到化合物中的二价铁,能迅速地进行氧化和水解反应,又重新生成羟基氧化铁,使催化物质得到再生。新生成的羟基氧化铁作为活性滤膜物质又参与新催化除铁过程,所以活性滤膜除铁过程是一个自动催化过程。