本发明公开了一种固体膜化学萃取纯化水溶性天然有机物质的方法，是在超滤‑固体膜萃取耦合技术的基础上，再将化学萃取与之结合，使化学萃取剂与被分离物质的官能团发生化学反应形成可溶解于有机相的萃合物而被转移至有机相，具有很高的分离选择性，由于被分离物质在水相与有机相中的存在形式不同，因此被分离物质在油水两相间的浓度与该物质在两相间的分配系数无关，其萃取率只与萃合物在有机相中的溶解度有关，因此，本发明所涉及的方法可高效率的萃取目标物质浓度极低的植物提取液。本发明采用在膜萃取过程中，超滤料液、反萃取液、萃取剂始终处于循环状态，因此更高效、精确和易于工业化运行。