本发明提供一种用于油包水型乳液分离的纤维膜及其制备方法，制备方法包括以下步骤：(1)将原始玻璃纤维膜依次置于乙醇、盐酸溶液、去离子水、乙醇中超声清洗，烘干，得到羟基化玻璃纤维膜；(2)将钛酸四丁酯、冰乙酸加入无水乙醇中，得到溶液A，将浓硝酸、去离子水加入无水乙醇中，得到溶液B，然后将溶液B滴入溶液A中，得到溶液C；(3)将硅烷类物质、去离子水加入无水乙醇中，得到溶液D，再将溶液D加入到溶液C中，得到疏水改性纳米二氧化钛溶胶；(4)将羟基化玻璃纤维膜浸入疏水改性纳米二氧化钛溶胶中，陈化，烘干，得到用于油包水型乳液分离的纤维膜。本发明的纤维膜超疏水超亲油，对油包水乳液可实现破乳与分离同时进行。