較早的除鐵理論提出：錳砂表面的二氧化錳是亞鐵離子氧化的催化劑，這個觀點后來被發展為錳砂曝氣除鐵經典理論，這個理論認為錳砂的除鐵過程有以下兩點：

1、錳砂表面的二氧化錳被水中溶解氧氧化為七價錳的氧化物。

2、七價錳的氧化物將水中二價鐵氧化為三價鐵，同時自身還原為二氧化錳，用反應式表達為：

3MnO₂+O₂→MnO·Mn₂O₇

MnO·Mn₂O₇+4Fe²⁺+2H₂O→3MnO₂+4Fe³⁺+4OH^-

由于錳砂接觸氧化法除鐵不要求曝氣，原水可直接進入濾池過濾，因而，可省去反應池和沉淀池，受到普遍推廣。但是，在長期實踐中人們發現了許多與上述理論矛盾的現象。如：

1、在除鐵過程中，錳砂表面逐步被棕黃色的鐵質化合物所包裹，但除鐵效能并未因錳砂表面被覆蓋而減弱。

2、錳砂初期除鐵效果并不好，只有經過一段時間的運行后，錳砂表面被鐵銹所覆蓋，才開始具有穩定的除鐵能力。

3、錳砂濾層反沖洗時，如果反沖洗強度過大，時間過長，則其過濾水質變差。

這三個現象都可說明：表面清潔的錳砂除鐵效果并不好，表面越潔凈，對亞鐵離子的催化作用越小。這使人們產生了懷疑，錳砂對亞鐵離子的氧化是否有催化作用。