העיקרון של מדיה מסנן חול מנגן בהסרת חומרים מזיקים כמו ברזל ומנגן במים מבוסס בעיקר על השפעתו הקטליטית החמצונית. המרכיב העיקרי בתקשורת מסנן חול מנגן הוא מנגן דו חמצני (MNO₂). כאשר מים המכילים ברזל ומנגן עוברים דרך שכבת מסנן החול המנגן, Mno₂ יעברו תגובות redox עם ברזל דיוואלי-ערכי (Fe²⁺) ומנגן דו-ערכי (Mn²⁺) במים, ויחמצו אותם לברזל תלת-ממדי (Fe בעיקר) ומנגן טטראוונט (Mno₂) או מחמצי חמצן.
באופן ספציפי, MNO₂ במדיה של מסנן חול מנגן משמשת כחמצון, שיכול לחמצן ברזל דו-ערכי ומנגן דו-ערכי במים ליוני מתכת בעלי ערך גבוה. יוני מתכת עתירי ערך אלה משלבים אז עם יוני הידרוקסיד (OH⁻) במים ליצירת משקעים הידרוקסידים, אשר יורטים על ידי מדיה מסנן חול מנגן ומשתחררים מהמערכת במהלך תהליך השטיפה האחורית, ובכך משיגים את מטרת הסרת חומרים מזיקים כמו ברזל ומנגן במים.
בנוסף, נוצר שכבה של "קרום פילטר פעיל" קטליטי על פני חומר מסנן החול המנגן, שיכול להאיץ עוד יותר את תגובת החמצון של ברזל ומנגן במים ולשפר את היעילות של ברזל ומנגן. סרט תחמוצת זה לא רק משפר את יכולת הספיחה ואת יעילות היירוט של חומר הסינון, אלא גם מסייע בהגנה על חלקיקי החול המנגן בפנים מפני השחיקה.
