離子膜陽(yáng)極溶解冰銅同時(shí)陰極電積銅的研究.pdf

1、在離子膜電解槽中，以冰銅為陽(yáng)極，在電積銅的同時(shí)進(jìn)行冰銅的陽(yáng)極溶解。分別對(duì)電積銅、冰銅的陽(yáng)極溶解及同時(shí)電解進(jìn)行了研究。
　　電積銅實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，離子膜陰極電積銅能在較高的電流密度下進(jìn)行，電流效率均在99％以上，能耗低于傳統(tǒng)電積銅。升高溫度，降低Cu2+和H2SO4濃度均有利于降低槽壓和提高電流效率。電解液中添加劑明膠和硫脲，電積銅表面粗糙，但結(jié)晶細(xì)致。正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，實(shí)驗(yàn)因素對(duì)槽壓、電流效率和能耗的影響顯著程度一致，影響程度相差不

2、大。最優(yōu)工藝條件為：Cu2+濃度為30g/L，H2SO4濃度為140g/L，電流密度為350A/m2，溫度為43℃，不加攪拌。
　　冰銅陽(yáng)極溶解實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，添加硫酸銅、減小電流密度、升高溫度和提高攪拌速率有利于降低槽壓；增大電流密度和升高溫度有利于冰銅的溶解。正交實(shí)驗(yàn)表明電流密度、攪拌轉(zhuǎn)速和溫度對(duì)陽(yáng)極電位、槽壓和陽(yáng)極電流效率影響較其他因素顯著。優(yōu)化工藝條件為：電流密度為150A/m2，攪拌轉(zhuǎn)速200rpm，溫度為55℃，Cu2+

3、濃度0.1mol/L，H2SO4濃度1.5mol/L。
　　離子膜電積銅同時(shí)陽(yáng)極溶解冰銅時(shí)，槽壓和陽(yáng)極電流效率主要受陽(yáng)極因素影響。陰極電流效率主要受陰極因素影響。能耗主要受陽(yáng)極電流密度及陰陽(yáng)極Cu2+濃度的影響。優(yōu)化工藝條件為：陰極電流密度為200-250A/m2，陰極區(qū)Cu2+濃度35-40g/L，陰極區(qū)H2SO4濃度120-140g/L，陽(yáng)極電流密度100-150A/m2，陽(yáng)極區(qū)Cu2+濃度0.1-0.3mol/L，陽(yáng)極區(qū)H2

4、SO4濃度0.5-1.0mol/L，攪拌轉(zhuǎn)速200rpm。
　　理論計(jì)算得到電沉積銅的電荷轉(zhuǎn)移活化能為aE=66.96kJ/mol。陰極反應(yīng)中攪拌轉(zhuǎn)速與Cu2+濃度成線性關(guān)系，在攪拌轉(zhuǎn)速為0-50rpm時(shí)，電沉積反應(yīng)由擴(kuò)散控制，增大攪拌轉(zhuǎn)速有利于物質(zhì)傳遞；在攪拌轉(zhuǎn)速高于50rpm時(shí)，電沉積反應(yīng)由電化學(xué)反應(yīng)控制。離子膜中的物質(zhì)傳遞研究表明，離子膜對(duì)電解的進(jìn)行沒(méi)有限制。銅電沉積反應(yīng)中，Cu2+反應(yīng)級(jí)數(shù)為0.1636。陽(yáng)極動(dòng)力學(xué)研究表明