本发明公开了多功能太阳光催化氧化-膜分离三相流化床循环反应装置，它包括由采光板、太阳能跟踪装置、管式反应器、上部水箱、下部水箱、第一曝气装置组成的光催化氧化反应区和由膜分离器壳体和膜组件组成的膜分离区，膜组件底部可根据需要设置第二曝气装置；上部水箱、膜分离器壳体可以是敞开式的、或带有排气装置封闭式的；上部水箱、下部水箱、膜分离器壳体、循环管和连通管既可依需要而和太阳光聚能板耦合而使它们具有保温、加热功能，还可依需要在其中设置加热装置。本发明公开的多功能反应装置具有在结构和功能上可以变化多样、光能利用率和传质效率高等特点，既可进行光催化氧化反应，亦可进行光、热协同催化氧化反应。