本發明提供一種適於分離油水混合液的油水分離裝置，包括：容器以及可拆卸地安裝在該容器的側壁上的油水分離器。該油水分離器包括一油水分離膜，該油水分離膜包括：多孔結構的基材；包含金屬氫氧化物，並且沉積於該基材的多孔結構的形貌表面上的催化層；以及包含奈米碳管，並且透過該催化層的催化生長於該催化層的表面上的疏水親油層。本發明的油水分離裝置的結構製造簡便，適合大量生產，且用於油水分離時具有優異的分離效果。本發明之油水分離膜抗酸鹼耐腐蝕，使用壽命優異。本發明之油水分離裝置，不需電力或動力驅動，能夠在循環系統中發揮最高的價值與應用性。