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的含量越高,其除铁锰效果就越理想,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。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。