央視的《朗讀者》節(jié)目用平實(shí)的情感讀出文字背后的價(jià)值，好評(píng)如潮。最令筆者感動(dòng)的是朗讀嘉賓薛其坤、潘建偉、程不時(shí)等科學(xué)家甘于奉獻(xiàn)、精忠報(bào)國(guó)，為祖國(guó)科學(xué)事業(yè)添光增彩的故事，他們堪稱“國(guó)家脊梁”。在中國(guó)化工史上，侯德榜也是這樣一位杰出的科學(xué)家，他為祖國(guó)的化工事業(yè)奮斗終生，以獨(dú)特的制堿工藝名揚(yáng)世界，托起了中國(guó)現(xiàn)代化學(xué)工業(yè)的大廈。
一、引言
純堿，化學(xué)名稱碳酸鈉（Na2CO3），俗名蘇打，是許多工業(yè)部門例如紡織、肥皂、造紙、玻璃等行業(yè)的重要原料。純堿在食品工業(yè)也發(fā)揮了重要作用，常用作饅頭、面包等面食的中和劑、膨松劑。因而純堿也曾是衡量一個(gè)國(guó)家工業(yè)水平的重要指標(biāo)，然而制堿技術(shù)卻在很長(zhǎng)一段時(shí)間里被國(guó)外壟斷并對(duì)中國(guó)實(shí)施技術(shù)封鎖，嚴(yán)重影響國(guó)人的生活，也大大制約了民族工業(yè)的發(fā)展。直到1943年，侯德榜創(chuàng)造性地將制堿和合成氨結(jié)合起來發(fā)明了“聯(lián)合制堿法”，才打破了國(guó)外長(zhǎng)期壟斷的被動(dòng)局面，實(shí)現(xiàn)了國(guó)人制堿的夢(mèng)想。
二、制堿技術(shù)發(fā)展史
堿的加工利用最先來自天然堿，主要包括從草木灰中提取堿液和從鹽湖水中取得天然堿。我國(guó)天然堿因產(chǎn)地不同有“口堿”和“泰康堿”之分，前者主要來源張家口和古北口，名滿天下；后者產(chǎn)自河南泰康縣，集中在鄰近省份銷售。隨著工業(yè)的發(fā)展，這種獲得天然堿的方法顯然是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足巨大市場(chǎng)需求的。
1791年，法國(guó)人勒布蘭（Leblanc）以食鹽為原料制得純堿，該方法依賴硫酸，設(shè)備腐蝕嚴(yán)重并且純度不高，后來被比利時(shí)化學(xué)家索爾維（Solvay）的方法取代。索爾維的方法又稱氨堿法，是以食鹽、石灰石和氨為原料，同時(shí)制得純堿和氯化鈣。氨堿法實(shí)現(xiàn)了連續(xù)性生產(chǎn)，食鹽的利用率得到提高，產(chǎn)品也較為純凈，因而很快成為主流的生產(chǎn)工藝。
圖 1曾位于紐約州的索爾維制堿法工廠
前文已經(jīng)提到，掌握索爾維制堿法的資本家們?yōu)榱霜?dú)享技術(shù)成果，采取了嚴(yán)格的保密措施，外人對(duì)此新技術(shù)一無所知，不少技術(shù)專家曾試圖挖掘技術(shù)秘密，均以失敗告終。隨后，侯氏制堿法的出現(xiàn)令世界純堿工業(yè)發(fā)生了翻天覆地的變化。我國(guó)純堿工業(yè)經(jīng)歷由小到大的歷史蛻變，是許多愛國(guó)實(shí)業(yè)家、化學(xué)家在艱難曲折中探索的結(jié)果。
三、“工業(yè)先導(dǎo)，功在中華”的范旭東
侯氏制堿法的誕生，除了侯德榜，另一位名叫范旭東的實(shí)業(yè)家也功不可沒。1945年他逝世時(shí)，毛主席親筆題寫“工業(yè)先導(dǎo)，功在中華”八個(gè)大字對(duì)他進(jìn)行了極高的評(píng)價(jià)。“永、久、黃”三字很好概括了范旭東對(duì)于我國(guó)民族復(fù)興大業(yè)的巨大貢獻(xiàn)。
圖 2范旭東（左）和毛澤東題寫的挽聯(lián)（右）
永：永利制堿公司。范旭東作為發(fā)展我國(guó)民族工業(yè)的先驅(qū)，致力于創(chuàng)辦堿業(yè)，在天津成立了永利制堿公司。他和陳調(diào)甫等人嘗試?yán)盟鳡柧S法制堿，卻面臨重重困難，陳調(diào)甫赴美考察期間機(jī)緣巧合認(rèn)識(shí)了侯德榜，隨后飽含愛國(guó)情懷的侯德榜毅然回國(guó)，苦干數(shù)載成功破解了索爾維制堿法的秘密，并為后來侯氏制堿法的誕生奠定了基礎(chǔ)。
久：久大精鹽公司。其實(shí)早在范旭東成立永利制堿公司之前，他就成功地創(chuàng)辦了鹽業(yè)公司用于研制精鹽，塘沽久大精鹽公司的誕生具有重要意義，中國(guó)現(xiàn)代化學(xué)工業(yè)由此奠基。
黃：黃?；瘜W(xué)工業(yè)研究社。1922年8月，范旭東從久大精鹽公司分離出了中國(guó)第一家專門的化工科研機(jī)構(gòu)——黃?；瘜W(xué)工業(yè)研究社，并把久大、永利兩公司提供的資金用于科研。自此，永利、久大和黃海研究社三位一體，組成了龐大的化工集團(tuán)。
圖 3天津塘沽永利堿廠舊影
四、“千分才子”侯德榜的制堿故事
侯德榜1890年出生于福建省閩侯縣的一個(gè)農(nóng)民家庭，他聰穎過人并且勤奮好學(xué)。1911年他以十門課一千分的好成績(jī)考入清華留美預(yù)備學(xué)堂，獲得“千分才子”美譽(yù)，名滿清華園。1913年他赴美留學(xué)，四年后順利獲得MIT化工學(xué)士學(xué)位，隨后又獲得哥倫比亞大學(xué)博士學(xué)位。在陳調(diào)甫的引薦下，侯德榜肩負(fù)民族大義，決心制堿報(bào)效祖國(guó)，由此也翻開了事業(yè)的新篇章。
圖 4陳調(diào)甫（左）和侯德榜（右）
回國(guó)后侯德榜出任永利堿廠的總工程師，歷經(jīng)周折，永利公司花費(fèi)重金購(gòu)得一份索爾維制堿法的簡(jiǎn)略資料，但具體的生產(chǎn)工藝卻保密不得而知，要想成功制堿必須全靠自己摸索。侯德榜埋頭鉆研，經(jīng)過無數(shù)次實(shí)驗(yàn)、改進(jìn)，終于成功揭開了索爾維制堿法的神秘面紗。
索爾維制堿法的基本原理并不復(fù)雜：用飽和食鹽水吸收氨氣，再向其中通入二氧化碳，制得溶解度較小的碳酸氫鈉，過濾出碳酸氫鈉后煅燒即可制得純凈潔白的碳酸鈉固體。該方法的突出優(yōu)點(diǎn)是技術(shù)成熟，原料來源豐富且廉價(jià)。
圖 5索爾維制堿法工藝流程示意圖
現(xiàn)代化學(xué)可以對(duì)整個(gè)生產(chǎn)流程涉及到的化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行解釋。本可出售專利大發(fā)其財(cái)?shù)暮畹掳襁x擇將研究成果著書公之于眾，讓世界各國(guó)人民共享成果。1926年美國(guó)費(fèi)城舉辦的萬(wàn)國(guó)博覽會(huì)上，中國(guó)生產(chǎn)的“紅三角”牌純堿榮獲金質(zhì)獎(jiǎng)?wù)?，被譽(yù)為“中國(guó)工業(yè)進(jìn)步的象征”；在1930年瑞士舉辦的國(guó)際商品展覽會(huì)上，“紅三角”再獲金獎(jiǎng)，又一次獲得世界范圍內(nèi)的認(rèn)可。
圖 6索爾維制堿法涉及到的化學(xué)反應(yīng)
“紅三角”牌的純堿讓國(guó)人揚(yáng)眉吐氣，也向世界證明了中國(guó)人的智慧。1937年，日本侵華的戰(zhàn)火逐漸蔓延，位于天津的永利制堿公司不得以遷至四川并將廠址取名“新塘沽”。由于內(nèi)陸鹽價(jià)昂貴，如果仍用索爾維法制造純堿，鹽的利用率太低，生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)也必將無法維持。當(dāng)時(shí)有一種食鹽利用率較高的制堿方法“察安法”被德國(guó)牢牢控制，侯德榜試圖考察此法時(shí)被德國(guó)提出的苛刻條件高價(jià)勒索，無奈之下只得自行研究制堿新法。
經(jīng)過不懈努力，侯德榜針對(duì)氨堿法的不足，對(duì)此法進(jìn)行了重大改進(jìn)，他創(chuàng)造性地將制堿和合成氨結(jié)合起來，成功地發(fā)明了聯(lián)合制堿法，其基本化學(xué)原理與索爾維制堿法相同，但革除了用石灰石生產(chǎn)CO2這一工段，CO2來源于合成氨的造氣（水煤氣轉(zhuǎn)化）工段。1943年中國(guó)化學(xué)工程師學(xué)會(huì)一致同意將其命名為“侯氏（聯(lián)合）制堿法”。
圖 7侯氏制堿法的工藝流程示意圖
侯氏制堿法的另一成果是解決了索爾維法產(chǎn)生的氯化鈣占地毀田、污染環(huán)境的弊端。制堿新法的副產(chǎn)物是價(jià)值較大的化肥氯化銨，在一定程度上促進(jìn)了小化肥工業(yè)的發(fā)展。值得一提的是侯德榜還發(fā)明了回收氯化銨的技術(shù)：利用低溫時(shí)氯化銨比氯化鈉溶解度小的原理，在278~283K時(shí)向母液中加入磨細(xì)的食鹽粉末，由于同離子效應(yīng)，促使前者結(jié)晶析出。分離氯化銨后的母液主要含氯化鈉，可繼續(xù)送回到吸收、碳化塔，大大提高了食鹽的利用率。
五、結(jié)束語(yǔ)
除了為我國(guó)化工事業(yè)鞠躬盡瘁，侯德榜先生更像辛勤的園丁，培養(yǎng)了一批又一批技術(shù)骨干，他們都以侯先生為榜樣，在各自崗位為我國(guó)化工事業(yè)的發(fā)展壯大貢獻(xiàn)力量。時(shí)光飛逝，但侯先生的事跡卻從未被淡忘：中國(guó)郵政在1990年時(shí)專門發(fā)行郵票紀(jì)念侯先生，隨后的1999年中國(guó)化工學(xué)會(huì)又以侯先生名字設(shè)立侯德榜化工科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)用于獎(jiǎng)勵(lì)表彰優(yōu)秀的化工科技工作者；天津大學(xué)也以話劇《侯德榜》的方式緬懷這位工業(yè)先驅(qū)。無論是嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的科學(xué)態(tài)度還是心系祖國(guó)的赤子情懷，侯德榜先生具有許多難能可貴的精神值得我們學(xué)習(xí)，當(dāng)之無愧的吾輩楷模。
參考資料
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[2] 馮曉蔚. 化學(xué)工業(yè)泰斗侯德榜[J]. 文史春秋, 2013 (09): 44-49+2.
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[4] 柴常盛. 純堿工業(yè)(上)[J]. 化工管理, 2014 (16): 97-101.
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