本发明公开了一种利用羧基化磁性氧化石墨烯去除废水中二价镉的方法，所述方法包括以下步骤：取一定量的二价镉废水并调节pH值为2.0～11.0(优选为5.0～7.0，最优为6.0)，将一定量的羧基化磁性氧化石墨烯添加到废水中，每升废水中添加的羧基化磁性氧化石墨烯干重为0.02g～5g，在转速为50rpm～300rpm的恒温振荡器中反应0～24h(最优选为1h～6h)，并控制反应温度为10℃～50℃(最优为20～40℃)，反应完成后将羧基化磁性氧化石墨烯从溶液中分离，完成对废水中二价镉的去除。本发明具有成本低、操作方便、处理效率高，易于分离回收等优点。