本发明涉及水处理技术领域，尤其涉及一种Mg(OH)2/碳纳米纤维膜及其制备方法和在重金属离子吸附中的应用。该制备方法包括：采用电泳沉积法在氧化石墨烯材料‑Mg2+胶体悬浊液中，以两张碳纳米纤维膜分别作为阴极和阳极，以Ag/AgCl为参比电极，氧化石墨烯材料‑Mg2+在阴极表面沉积形成Mg(OH)2/碳纳米纤维膜；所述碳纳米纤维膜中碳纳米纤维的直径为100～300nm；氧化石墨烯材料‑Mg2+胶体悬浊液中氧化石墨烯材料的粒径小于碳纳米纤维膜的直径。该方法制备工艺简单，生产效率高，流程短，成本低，制得的Mg(OH)2/碳纳米纤维膜对废水中重金属离子吸附效率高。