本发明公开了一种木棉纤维吸附剂及其制备方法与应用。该方法包括如下步骤：（1）将木棉纤维置于有机溶剂中进行浸泡，然后晾干得到亲水处理的木棉纤维；（2）将所述亲水处理的木棉纤维置于碱性水溶液中进行碱化处理得到碱化木棉纤维；（3）所述碱化木棉纤维与螯合剂进行反应即得到所述木棉纤维吸附剂。本发明选用具有天然薄壁中空结构的木棉纤维为原料，比表面积大，改性效果好，与现有技术相比，吸附速度快（对铅离子镉离子可在2分钟内达到吸附平衡），吸附容量高（对铅离子的吸附量最大可以达到311mg/g，对镉离子的吸附量最大可以达到164mg/g），方便脱吸附，再吸附量高，特别适合初始浓度较高的污水处理。