本发明公开了一种改性聚丙烯腈水处理膜及其制备方法与应用。所述方法先将丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸氧杂环丁烷酯、偶氮二异丁腈溶于N,N二甲基甲酰胺中，聚合反应形成丙烯酸羟乙酯和甲基丙烯酸氧杂环丁烷酯的梯度聚合物，再将梯度聚合物溶于甲醇中自组装形成胶束，最后将梯度聚合物胶束、促进剂和光引发剂混合后倒入固定好的基膜表面，紫外光照射，得到改性聚丙烯腈水处理膜。本发明采用阳离子开环聚合的方法，引入含有侧链有羟基的梯度聚合物，能够有效改善基膜的综合性能，提高膜的亲水性及抗污效果。