本发明公开了一种膜结构预处理的基于离子液体吸收剂二氧化碳捕集系统，包括膜预处理装置、捕集塔、贫富液换热器、解吸塔及再沸器；膜预处理装置的气体出口与捕集塔的入口相连通，捕集塔的底部浆液出口与贫富液换热器的壳侧入口相连通，贫富液换热器的壳侧出口与解吸塔的入口相连通，解吸塔的贫液出口与贫富液换热器的管侧入口相连通，贫富液换热器的管侧出口与捕集塔内喷淋层的入口相连通；再沸器的出口与解吸塔中换热管的入口相连通，解吸塔中换热管的入口与再沸器的入口相连通，该系统具有捕集效率高、能耗低及对设备友好的特点，同时吸收性能优异。