En un proceso de extracción por solventes, las dos fases (phases), orgánica y acuosa, forman dos capas (layers) inmiscibles. Ahora bien, en este contexto las palabras "phase/fase" y "layer/capa" suelen emplarse como sinónimos. Mirá este ejemplo en inglés:

"To protonate aniline and make it water soluble, it must come in contact with an acid that is stronger than its conjugate acid, that is, an acid with a pKa at least 1 unit lower than 4.63. HCl (pKa = -7), is acidic enough to protonate aniline and draw it into the aqueous phase. After the two phases are brought in contact, the aqueous layer that contains the protonated aniline can be drawn off, thus separating it from the rest of the compounds.
(…)
Next, we will bring the organic layer in contact with 1.0 M NaHCO3 (H2CO3 pKa = 6.35). Note that propionic acid is a stronger acid than H2CO3 (the conjugate acid of NaHCO3) but phenol is not. This means that NaHCO3 is strong enough to deprotonate propionic acid but not phenol therefore only propionic acid will be ionized and drawn into the aqueous phase. The aqueous phase is separated, leaving phenol and naphthalene in the organic phase."
(En: http://www.nvcc.edu/home/dhoroszewski/45fa12/45_ex.pdf)

o este otro en castellano:

"Pase la mezcla de reacción a un embudo de separación. Lave el matraz de reacción con 14 mL de agua fría y pase el agua al embudo de separación. Agite varias veces, separe la fase acuosa y deséchela. La fase orgánica contiene el éster y un poco de ácido acético, el cual puede ser removido por dos lavados sucesivos con 7.5 mL de una disolución de bicarbonato de sodio al 5 % (Nota 2). Lave la capa orgánica con 6 mL de agua mezclados con 1.5 mL de una disolución saturada de cloruro de sodio. Deseche la capa acuosa, vierta la fase orgánica en un vaso de precipitados y seque con sulfato de sodio anhidro (Nota 3)."
(En: http://organica1.org/1407/1407_10b.pdf)

Por lo tanto, me parece redundante utilizar en el mismo sintagma ambos términos. Te propongo, pues, emplear uno solo ("fase" o "capa"). es decir: "tercera fase líquida de impurezas" o " tercera capa líquida de impurezas".

(En realidad, como se explica en el párrafo que copiaste, no se trata de una fase líquida homogénea, sino de una suspensión entre las dos fases de la extracción, la orgánica y la acuosa.)

Saludos cordiales.

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Note added at 2 días1 hora (2012-09-04 18:09:44 GMT)
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Acabo de ver que en este párrafo también hablan de 'continuous phase'. En este caso se refieren evidentemente a la fase dispersante (el solvente de extracción), que forma un medio continuo, por oposición a las partículas dispersas (sólida o líquidas), que forman un medio discontinuo.

Como una suspensión no es un sistema homogéneo, sino que está formado por fases, yo no hablaría en este caso de "tercera fase", sino de "tercera capa".