Процесс вымораживания сопровождается фазовыми превращениями и заключается в том, что при температуре ниже температуры замерзания воды чистая вода переходит в твердое состояние, образуя кристаллы пресного льда, а рассол с растворенными в нем солями размещается в ячейках между этими кристаллами.
На эффективность вымораживания влияют температурный режим, интенсивность перемешивания, начальная концентрация раствора, концентрация неорганических и органических ионов в растворе, рН водного раствора, ионная сила раствора, структурные характеристики жидкой фазы. Точки зрения разных авторов по поводу влияния названных факторов существенно различаются. Например, высказывается мнение, что высокий солевой фон вымораживаемого раствора способствует извлечению органических соединений в жидкую фазу за счет высаливающего эффекта [58]. Существует и обратное мнение, что присутствие в растворе значительных количеств неорганических солей приводит к снижению эффективности извлечения [59].