本发明公开了一种高效吸附去除重金属离子的正渗透膜及其制备方法与应用。所述的制备方法包括：通过原位原子转移自由基聚合反应使功能单体所含的具有重金属离子吸附能力的功能基团接枝至聚偏氟乙烯链段，获得具有重金属离子吸附能力的两亲性聚偏氟乙烯基梳状共聚合物；以及，利用所述两亲性聚偏氟乙烯基梳状共聚合物形成制膜液，再对所述制膜液进行成膜处理，制得所述正渗透膜。本发明的高效吸附去除重金属离子的正渗透膜能够快速吸附去除水体中的重金属离子，亲水性强，正渗透水通量大，同时其制备方法简便、易行，具有广阔的工业化应用的前景。