双水相萃取是一种基于物质在两种互不相溶的液体间选择性分布的分离技术。其原理基于物质在上、下相中浓度的不同，这由表面性质、电荷作用和多种力（如疏水键、氢键、离子键）以及环境因素决定。分配系数K定义为物质在两相中的浓度比，K值的不同促使物质在双水相体系中实现分离，遵循分配定律，即物质在平衡时在两相的浓度比为常数。
双水相系统的复杂性体现在溶质与两相组分间的相互作用，包括氢键、电荷相互作用、范德华力、疏水性作用和空间效应。溶质在双水相中的分配受到分子量、化学特性和生物特性等多方面因素的影响。生物分子的分配系数可以通过多种作用进行分解，如静电作用、疏水作用、生物亲和作用等，这些因素之间并非独立，但各有其重要性。
影响双水相萃取效果的关键参数包括成相聚合物种类、分子质量、总浓度、无机盐种类和浓度、pH值、以及温度。ATPE技术作为双水相萃取的代表，具有诸多优势，如高含水量（接近生理环境）、无需破碎提取生物物质、分相速度快、界面张力低、无有机溶剂残留、杂质去除效果好、工艺放大方便等，且操作条件温和，易于连续操作。
尽管双水相萃取技术在实践中已经展现出显著效果，但其形成机理和生物分子在系统中的具体分配机理仍需更深入的理论研究。这将是未来该领域研究的重要方向。