在离子膜电解槽中,以冰铜为阳极,在电积铜的同时进行冰铜的阳极溶解。分别对电积铜、冰铜的阳极溶解及同时电解进行了研究。电积铜实验结果表明,离子膜阴极电积铜能在较高的电流密度下进行,电流效率均在99%以上,能耗低于传统电积铜。升高温度,降低Cu²⁺和H₂SO₄浓度均有利于降低槽压和提高电流效率。电解液中添加剂明胶和硫脲,电积铜表面粗糙,但结晶细致。正交实验结果显示,实验因素对槽压、电流效率和能耗的影响显著程度一致,影响程度相差不大。最优工艺条件为:Cu²⁺浓度为30g/L,H₂SO₄浓度为140g/L,电流密度为350A/m²,温度为43℃,不加搅拌。冰铜阳极溶解实验结果表明,添加硫酸铜、减小电流密度、升高温度和提高搅拌速率有利于降低槽压;增大电流密度和升高温度有利于冰铜的溶解。正交实验表明电流密度、搅拌转速和温度对阳极电位、槽压和阳极电流效率影响较其他因素显著。优化工艺条件为:电流密度为150 A/m²,搅拌转速200 rpm,温度为55℃,Cu²⁺浓度0.1 mol/L ,H₂SO₄浓度1.5 mol/L。离子膜电积铜同时阳极溶解冰铜时,槽压和阳极电流效率主要受阳极因素影响。阴极电流效率主要受阴极因素影响。能耗主要受阳极电流密度及阴阳极Cu²⁺浓度的影响。优化工艺条件为:阴极电流密度为200-250 A/m²,阴极区Cu²⁺浓度35-40 g/L,阴极区H₂SO₄浓度120-140 g/L,阳极电流密度100-150 A/m²,阳极区Cu²⁺浓度0.1-0.3 mol/L,阳极区H₂SO₄浓度0.5-1.0 mol/L,搅拌转速200 rpm。理论计算得到电沉积铜的电荷转移活化能为E a=66.96 kJ/mol。阴极反应中搅拌转速与Cu²⁺浓度成线性关系,在搅拌转速为0-50 rpm时,电沉积反应由扩散控制,增大搅拌转速有利于物质传递;在搅拌转速高于50 rpm时,电沉积反应由电化学反应控制。离子膜中的物质传递研究表明,离子膜对电解的进行没有限制。铜电沉积反应中,Cu²⁺反应级数为0.1636。阳极动力学研究表明,Cu²⁺溶出反应受表面反应控制,表面活化能为5.03 kJ/mol。