本发明涉及一种基于碳基的液液分离膜及其制备方法、应用。首先采用可控氧化的方法,在高氯酸或氯磺酸水溶液中利用高锰酸钾氧化石墨或碳纳米管等碳材料,接着采用真空抽滤的方式将氧化后的碳材料均匀沉积至滤膜表面,由此得到了性能优异的液液分离膜。该分离膜能够用于极性溶剂与非极性溶剂混合液或乳液的高效分离,具有方法简单、分离效率高、可反复使用等一系列显著优势,市场应用前景较好。