Načelo medija manganskih pijeska u uklanjanju štetnih tvari poput željeza i mangana u vodi uglavnom se temelji na njegovom katalitičkom učinku oksidacije. Glavna komponenta medija s manganskim filtriranjem pijeska je mangan dioksid (MNO₂). Kad voda koja sadrži željezo i mangan prođe kroz sloj filtera mangana pijeska, Mno₂ će proći redoks reakcije s dvovalentnim željezom (fe²⁺) i dvovalentnim manganom (Mn²⁺) u vodi, oksidirajući ih u trivalentni željezo (Fe³⁺) i tetravalske mangane (Mno-laze) ili visoki mangan.
Konkretno, MNO₂ u medijama filtra mangana pijeska djeluje kao oksidans, koji može oksidirati dvovalentni željezo i dvovalentni mangan u vodi u visoko valentne metalne ione. Ovi visoko valentni metalni ioni zatim se kombiniraju s hidroksidnim ionima (OH⁻) u vodi kako bi nastali hidroksidni talozi, koji su presretnuti medijama filtra s manganovim pijeskom i ispuštani iz sustava tijekom procesa ispiranja, čime su postigli svrhu uklanjanja štetnih tvari poput željeza i mangana u vodi.
Osim toga, na površini materijala filtra manganovog pijeska, sloj katalitičke "aktivne filtrirane membrane", koji može dodatno ubrzati reakciju oksidacije željeza i mangana u vodi i poboljšati učinkovitost uklanjanja željeza i mangana. Ovaj oksidni film ne samo da povećava adsorpcijsku sposobnost i učinkovitost presretanja filtriranog materijala, već također pomaže u zaštiti čestica pijeska mangana unutar erozije.
