一、錳砂的除鐵機理
錳砂濾料的除鐵機理是采用接觸氧化法，使地下水的鐵離子與溶解氧一同進入錳砂濾層，在錳砂濾層的接觸催化作用下，完成鐵離子的氧化和截留。在過濾初期，以吸附除鐵為主，經過一段時間后，濾料吸附除鐵能力逐漸減弱，濾后水含鐵量有升高趨勢。與此同時，濾料表面開始生成具有催化活性的鐵質濾膜，但接觸氧化能力較小，所以新濾料在形成濾膜的過程中，同時具有吸附除鐵和接觸氧化除鐵兩種作用。到后期活性鐵質濾膜漸趨成熟，當活性濾膜除鐵能力的增長速率超過其吸附除鐵能力的減小速率時，濾層出水含鐵量又開始降低。這樣，活性濾膜的接觸氧化除鐵作用逐漸增強而取代了新濾料的吸附除鐵作用。當濾料成熟后，濾層出水的含鐵濃度便處于穩定。在除鐵過程中，濾料表面逐漸形成了鐵質活性濾膜，新鮮鐵質活性濾膜的催化活性最強，隨著時間的延長，鐵質濾膜逐漸老化，其催化活性也逐漸減退。
因此。濾料表面鐵質活性濾膜必須在連續的除鐵過程中得到新的補充，在原來濾料上不斷覆蓋上新的濾膜，使濾膜始終保持著新鮮而具有很高的催化活性。錳砂濾料成熟期短主要是因為其表面粗糙的特點，但形成鐵質活性濾膜最重要的條件是水中鐵離子的含量，鐵離子占總鐵的百分數越高，成熟越快，無鐵離子時，根本不能形成活性濾膜。錳砂濾料表面鐵質活性濾膜的不斷更新錳砂濾料接觸氧化除鐵過程正常進行的必要條件。
二、錳砂的除錳機理錳砂濾料采用接觸氧化法除錳的機理基本與除鐵機理相同。

含錳地下水曝氣后經錳砂濾料過濾，使高價錳的氫氧化合物逐漸附著在濾料表面上，形成錳質活性濾膜。成為黑色或暗黑色的錳質熟砂。這種熟砂具有接觸催化作用，能加快氧化速度，使水中的二價錳在較低的ph值條件下被氧化成高價錳而被去除。另外，根據溶膠粒子優先吸附和它組成相同或相近粒子的這一規則，含有二氧化錳的錳砂能夠很好地吸附水中的錳離子。有關研究認為，二氧化錳吸附錳離子后因使之氧化成錳的四價氧化物沉淀下來而被過濾去除掉。與此同時，二氧化錳本身被還原為三氧化二錳，可見二氧化錳起了電子交換劑的作用。

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