海绵铁除氧器采用具有巨大比表面积的海绵铁除氧剂为滤料，该除氧剂是海绵状多孔隙的铁粒，内部结构是规则多孔的网状，比表面积大于80m²/g，为水中溶解氧提供了很 大的反应空间，当含有溶解氧的水通过海绵铁时，水中氧气与铁发生透彻的氧化反应，从而保证出水溶解氧含量低于0.05mg/L以下，其化学反应式为：

2Fe+2H₂O+O₂ →2Fe(OH)₂　　

Fe(OH)₂吸附在海绵铁颗粒上，但它在含氧水中是不稳定的，它将被氧化成三价铁的化合物，其反应式为：

4Fe(OH)₂+2H₂O+O₂→ 4Fe(OH)₃↓

反应产物Fe(OH)₃为不溶于水的棕红色松软絮状物，当其积累到一定程度时，只要用一定强度的反洗水就可以冲洗干净，海绵铁又恢复到初始的除氧能力。