В природных водах железо появляется из-за выветривания, растворения горных пород и эрозии почвы, а в водопроводе - из-за очистки воды коагулянтами, содержащими железо,  или из-за коррозии трубопроводов. В природных водах может присутствовать в растворенном, взвешенном и коллоидном состоянии в зависимости от валентности. В растворенном виде в воде находится двухвалентное железо, а гидроксид железа (трехвалентное железо) нерастворимо в воде, кроме случаев очень низкого рН воды. Кроме этого, железо может находиться в воде в органической и бактериальной форме.

    Соединения и формы железа будут по-разному проявляться в воде. Растворенное железо вначале не проявляет себя  - вода прозрачная и чистая. Однако после контакта с воздухом, железо в воде начинает окисляться до трехвалентного состояния, и вода приобретает желто-бурую окраску, образуется осадок. Коллоидное железо обнаруживается в воде сразу в виде мелкодисперсной взвеси, которая не выпадает в осадок. Бактериальное железо образуется в результате жизнедеятельности железобактерий, вода покрывается опалесцирующей пленкой, а в трубах накапливается желеобразный осадок. Концентрация железа больше 0,3 мг/л является причиной появления ржавчины на сантехнике и ржавых пятен на белье. Если в воде концентрация железа составляет более 1мг/л, то вода становиться почти непригодной для бытовых и хозяйственных нужд. Железо, так же как никель, марганец, мышьяк, медь, свинец -  высокотоксичный элемент,  и поэтому проблема удаления его из воды стоит чрезвычайно остро. Очень часто содержание железа в воде из скважин в десятки раз выше нормы (не должно быть выше 0,2мг/л).

    Чтобы очистить воду от железа, его соединения переводят в нерастворимые или слабо растворимые формы и потом извлекают из воды как взвешенную примесь. На крупных городских системах применяют коагулянты – специальные химические вещества, которые осаждают железо на осадочных фильтрах.

В бытовых, коммерческих и промышленных системах применяют каталитический метод обезжелезивания.

    На поверхности гранул фильтрующей среды происходит окисление. Наиболее распространенные фильтрующие среды основаны на диоксиде марганца (MnO₂) – Pyrolox, Filox, Birm, Greensand. В присутствии диоксида марганца железо окисляется, оседает на поверхность гранул фильтрующей среды и затем вымывается при обратной промывке. Могут добавляться дополнительные химические окислители для улучшения окисления, например перманганат калия KMnO₄ (марганцовка).

    Ионный обмен как метод обезжелезивания не включает этап окисления. Благодаря катионитам удаляются ионы кальция, магния, двухвалентные металлы, в том числе железо и марганец, которые находятся в воде в растворенном виде. Хотя в настоящее время  ионный метод обработки воды в основном применяется для умягчения, все чаще его используют и для удаления железа. Этот метод уместен в том случае, если вода  жесткая, так как вместе с удалением железа вода умягчается. Если в воде присутствует трехвалентное железо, то оно «засоряет» смолу и плохо вымывается. Ионообменная емкость смолы быстро истощается при большой концентрации железа в воде, а при высоком содержании кислорода в воде возрастает возможность образования нерастворимого трехвалентного железа. При высокой концентрации органического железа смола зарастает органической пленкой, которая является питательной средой для бактерий. Несмотря на существующие недостатки этого метода обезжелезивания применение ионообменных смол является перспективным методом в борьбе с железом и марганцем в воде. Главной задачей является подбор комбинации ионообменных смол, которая бы эффективно работала  в широких пределах параметров качества воды.

    В настоящее время широко распространена многофункциональная фильтрующая смесь компонентов «ECOMIX» для комплексной очистки водопроводной и артезианской воды, благодаря которой вода умягчается, удаляется железо и марганец, снижается цветность и окисляемость воды, содержание алюминия и аммония. «ECOMIX» состоит из пяти сорбционных и ионообменных материалов синтетического и природного происхождения, которые расслаиваются в определенном порядке и обеспечивают максимальное удаление загрязняющих веществ.