本发明属于污水处理的技术领域，提供了一种高效处理污水的分离膜及制备方法。该方法通过将聚甲基丙烯酸甲酯制成中空短纤维，并负载光催化剂，然后与活化的碳纳米管通过浸渍提拉镀膜，制得高效处理污水的分离膜。与传统方法相比，本发明制备的分离膜，可同时对有机污染物和无机颗粒污染物进行处理，从而简化污水处理过程，而且碳纳米管与聚甲基丙烯酸甲酯的相容性好，在复合膜中的分散性好。