本发明公开了烟气中二氧化碳的分离捕集方法，包括以下步骤：对工厂排放的烟气进行预处理；将预处理后的烟气通过气体分离膜进行第一次CO₂气体分离；第一次分离后将烟气通入固液两相吸收剂中进行第二次CO₂气体分离；本发明中将膜分离法与吸附法相结合，首先利用对CO₂选择性良好的中空纤维膜，初步提高烟气中CO₂气体的浓度，然后将提浓后的气体通入固液两相吸收剂中，解决了CO₂分离捕集过程中效率低的问题；利用固液两相吸收剂对膜分离器处理后的气体进行处理，降低气体分离膜的损耗，也提高了膜重复使用的寿命；固液两相吸收剂对二氧化碳的吸收效率大大增加，方便回收利用，同时对固体加热后其可以重复使用，极大地降低了生产成本。