Il principio dei media del filtro di sabbia di manganese nella rimozione di sostanze dannose come ferro e manganese in acqua si basa principalmente sul suo effetto catalitico di ossidazione. Il componente principale dei media di filtri di sabbia di manganese è il biossido di manganese (MNO₂). Quando l'acqua contenente ferro e manganese passa attraverso lo strato di filtro di sabbia di manganese, MnO₂ subirà reazioni redox con ferro bivalente (Fe²⁺) e manganese bivalente (Mn²⁺) nell'acqua, ossidandoli in ferro trivalente (Fe³⁺) e manganese tetravalente (MNO₂) o ossidi di manganese ad alto valore.
In particolare, MnO₂ nei media di filtro di sabbia di manganese funge da ossidante, che può ossidare il ferro bivalente e il manganese bivalente in acqua in ioni metallici ad alto valore. Questi ioni metallici ad alto valore si combinano quindi con ioni idrossido (OH⁻) in acqua per formare precipitati di idrossido, che sono intercettati dai media del filtro di sabbia di manganese e scaricati dal sistema durante il processo di retrowashing, raggiungendo così lo scopo di rimuovere sostanze dannose come ferro in acqua.
Inoltre, si formerà uno strato di "membrana del filtro attivo" catalitico sulla superficie del materiale del filtro di sabbia di manganese, che può accelerare ulteriormente la reazione di ossidazione del ferro e del manganese nell'acqua e migliorare l'efficienza della rimozione di ferro e manganese. Questo film di ossido non solo migliora la capacità di adsorbimento e l'efficienza di intercettazione del materiale del filtro, ma aiuta anche a proteggere le particelle di sabbia del manganese all'interno dall'erosione.
