本发明公开了一种新型聚合物基复合材料、该材料的制备方法以及一种水体深度除氟的方法，属于饮用水与工业废水处理及环境功能材料领域。该复合材料，基体为苯乙烯-二乙烯苯共聚球体，孔内均匀分布有纳米水合氧化锆颗粒。该水体深度除氟的方法，其步骤为：（a）过滤含氟废水，并调节滤液pH至3.0-8.0之间；（b）滤液通过吸附塔，塔内填充有新型聚合物基复合材料；（c）当出水氟离子浓度达到泄露点时停止吸附，利用NaOH-NaCl混合溶液对吸附塔内的上述新型聚合物基复合材料进行脱附再生，再生后供循环使用。本发明有机结合了聚合物基体的预浓缩效应与纳米水合氧化锆的选择性除氟性能，有效地提高了材料对氟离子的吸附容量和选择性。