本发明涉及净化污水技术领域，尤其涉及一种石墨烯净化污水组合装置及其净化污水的方法；一种石墨烯净化污水组合装置包括反应器、超声波发生装置和膜分离器；所述反应器内设置有催化剂和多层石墨烯；其净化污水的方法包括以下步骤：a.往反应器中投入多层石墨烯及催化剂，污水输入至反应器中，空气进入反应器底部；b.超声波发生装置产生超声波，超声波将多层石墨烯剥离为单层石墨烯，单层石墨烯和催化剂分解污水的污染物；c.经步骤b处理后的水体进入膜分离器；d.水体从膜分离器中排出。本发明的净化污水的方法能连续或间歇处理各种液体，实现超快速分解污染物和消毒杀菌的目的。