本发明公开了一种油水分离膜及其制备方法和应用，制备方法包括以下步骤：将碱性物质、氧化剂和水混合均匀，得到水溶液I，水溶液I中碱性物质的质量分数为3～10％，水溶液I中氧化剂的质量分数为1～5％；将不锈钢网膜浸没于水溶液I中12～36h，取出不锈钢网膜，用超纯水冲洗；将所得不锈钢网膜浸没于水溶液II中2～12h，取出不锈钢网膜，用氮气吹干，得到油水分离膜。本发明制备方法所得油水分离膜具有超亲水和水下超疏油性能，油分的截留率高达99.9％，经酸碱腐蚀后均不影响其亲水疏油性能，耐摩擦。