一、锰砂的除铁机理
锰砂滤料的除铁机理是采用接触氧化法，使地下水的铁离子与溶解氧一同进入锰砂滤层，在锰砂滤层的接触催化作用下，完成铁离子的氧化和截留。在过滤初期，以吸附除铁为主，经过一段时间后，滤料吸附除铁能力逐渐减弱，滤后水含铁量有升高趋势。与此同时，滤料表面开始生成具有催化活性的铁质滤膜，但接触氧化能力较小，所以新滤料在形成滤膜的过程中，同时具有吸附除铁和接触氧化除铁两种作用。到后期活性铁质滤膜渐趋成熟，当活性滤膜除铁能力的增长速率超过其吸附除铁能力的减小速率时，滤层出水含铁量又开始降低。这样，活性滤膜的接触氧化除铁作用逐渐增强而取代了新滤料的吸附除铁作用。当滤料成熟后，滤层出水的含铁浓度便处于稳定。在除铁过程中，滤料表面逐渐形成了铁质活性滤膜，新鲜铁质活性滤膜的催化活性最强，随着时间的延长，铁质滤膜逐渐老化，其催化活性也逐渐减退。
因此。滤料表面铁质活性滤膜必须在连续的除铁过程中得到新的补充，在原来滤料上不断覆盖上新的滤膜，使滤膜始终保持着新鲜而具有很高的催化活性。锰砂滤料成熟期短主要是因为其表面粗糙的特点，但形成铁质活性滤膜最重要的条件是水中铁离子的含量，铁离子占总铁的百分数越高，成熟越快，无铁离子时，根本不能形成活性滤膜。锰砂滤料表面铁质活性滤膜的不断更新锰砂滤料接触氧化除铁过程正常进行的必要条件。
二、锰砂的除锰机理锰砂滤料采用接触氧化法除锰的机理基本与除铁机理相同。

含锰地下水曝气后经锰砂滤料过滤，使高价锰的氢氧化合物逐渐附着在滤料表面上，形成锰质活性滤膜。成为黑色或暗黑色的锰质熟砂。这种熟砂具有接触催化作用，能加快氧化速度，使水中的二价锰在较低的ph值条件下被氧化成高价锰而被去除。另外，根据溶胶粒子优先吸附和它组成相同或相近粒子的这一规则，含有二氧化锰的锰砂能够很好地吸附水中的锰离子。有关研究认为，二氧化锰吸附锰离子后因使之氧化成锰的四价氧化物沉淀下来而被过滤去除掉。与此同时，二氧化锰本身被还原为三氧化二锰，可见二氧化锰起了电子交换剂的作用。