本申请公开了一种复合水凝胶，所述复合水凝胶为网络结构；所述复合水凝胶中包括聚乙烯基类水凝胶；所述聚乙烯基类水凝胶包括聚丙烯酰胺水凝胶、聚丙烯酸水凝胶中的至少一种；所述聚乙烯基类水凝胶通过氧化石墨烯和含有两个以上交联基团的交联剂进行交联；所述交联基团选自C=C、‑NH2中的至少一种。并公开了该复合水凝胶的制备方法及其在废水处理中的应用。该制备方法克服了传统工艺存在的合成时间长、水凝胶强度低、吸水性差等缺点。本申请中复合凝胶的制备方法简单、时间短、无环境污染、原料来源广泛，且水凝胶拥有较高的机械强度、良好的吸水性及品红吸附性。本申请中复合水凝胶适用于污水处理、染料吸附、重金属吸附等方面。