Принцип фільтру з пісочним фільтром марганцю у видаленні шкідливих речовин, таких як залізо та марганець у воді, в основному ґрунтується на її каталітичному ефекті окислення. Основним компонентом марганцевого піщаного фільтра -носія є марганцевий діоксид (MNO₂). Коли вода, що містить залізо та марганець, проходить через шар марганцю піску, MNO₂ зазнає окислювально-відновлювальних реакцій з двовалентним залізом (Fe²⁺) та двовалентним марганцем (Mn²⁺) у воді, окислюючи їх на тривалентне залізо (Fe³⁺) та тетравалентські марганцеві (Mno₂) або високо валентні оксиди марганезів.
Зокрема, MNO₂ в марганцевих піщаних носіях діє як окислювач, який може окислювати двовалентний залізо та двовалентний марганець у воді у високо валентні іони металів. Ці високо валентні іони металів потім поєднуються з гідроксидними іонами (OH⁻) у воді, щоб утворити осад гідроксиду, які перехопиться марганцевими піщаними фільтрами та виписаними з системи під час процесу промивання, тим самим досягаючи мети видалення шкідливих речовин, таких як залізо та марганець у воді.
Крім того, на поверхні матеріалу фільтру з піщаним фільтром може утворюватися шар каталітичної "активної фільтрувальної мембрани", який може додатково прискорити реакцію окислення заліза та марганцю у воді та підвищити ефективність видалення заліза та марганцю. Ця оксидна плівка не тільки підвищує адсорбційну здатність та ефективність перехоплення матеріалу фільтра, але й допомагає захистити частинки піску марганцю всередині від ерозії.
