央視的《朗讀者》節目用平實的情感讀出文字背後的價值，好評如潮。最令筆者感動的是朗讀嘉賓薛其坤、潘建偉、程不時等科學家甘於奉獻、精忠報國，為祖國科學事業添光增彩的故事，他們堪稱“國家脊樑”。在中國化工史上，侯德榜也是這樣一位傑出的科學家，他為祖國的化工事業奮鬥終生，以獨特的制鹼工藝名揚世界，托起了中國現代化學工業的大廈。
一、引言
純鹼，化學名稱碳酸鈉（Na2CO3），俗名蘇打，是許多工業部門例如紡織、肥皂、造紙、玻璃等行業的重要原料。純鹼在食品工業也發揮了重要作用，常用作饅頭、麵包等麵食的中和劑、膨鬆劑。因而純鹼也曾是衡量一個國家工業水平的重要指標，然而制鹼技術卻在很長一段時間裡被國外壟斷並對中國實施技術封鎖，嚴重影響國人的生活，也大大制約了民族工業的發展。直到1943年，侯德榜創造性地將制鹼和合成氨結合起來發明了“聯合制鹼法”，才打破了國外長期壟斷的被動局面，實現了國人制鹼的夢想。
二、制鹼技術發展史
鹼的加工利用最先來自天然鹼，主要包括從草木灰中提取鹼液和從鹽湖水中取得天然鹼。我國天然鹼因產地不同有“口鹼”和“泰康鹼”之分，前者主要來源張家口和古北口，名滿天下；後者產自河南泰康縣，集中在鄰近省份銷售。隨著工業的發展，這種獲得天然鹼的方法顯然是遠遠不能滿足巨大市場需求的。
1791年，法國人勒布蘭（Leblanc）以食鹽為原料製得純鹼，該方法依賴硫酸，設備腐蝕嚴重並且純度不高，後來被比利時化學家索爾維（Solvay）的方法取代。索爾維的方法又稱氨鹼法，是以食鹽、石灰石和氨為原料，同時製得純鹼和氯化鈣。氨鹼法實現了連續性生產，食鹽的利用率得到提高，產品也較為純淨，因而很快成為主流的生產工藝。
圖 1曾位於紐約州的索爾維制鹼法工廠
前文已經提到，掌握索爾維制鹼法的資本家們為了獨享技術成果，採取了嚴格的保密措施，外人對此新技術一無所知，不少技術專家曾試圖挖掘技術秘密，均以失敗告終。隨後，侯氏制鹼法的出現令世界純鹼工業發生了翻天覆地的變化。我國純鹼工業經歷由小到大的歷史蛻變，是許多愛國實業家、化學家在艱難曲折中探索的結果。
三、“工業先導，功在中華”的範旭東
侯氏制鹼法的誕生，除了侯德榜，另一位名叫範旭東的實業家也功不可沒。1945年他逝世時，毛主席親筆題寫“工業先導，功在中華”八個大字對他進行了極高的評價。“永、久、黃”三字很好概括了範旭東對於我國民族復興大業的巨大貢獻。
圖 2範旭東（左）和毛澤東題寫的輓聯（右）
永：永利制鹼公司。範旭東作為發展我國民族工業的先驅，致力於創辦鹼業，在天津成立了永利制鹼公司。他和陳調甫等人嘗試利用索爾維法制鹼，卻面臨重重困難，陳調甫赴美考察期間機緣巧合認識了侯德榜，隨後飽含愛國情懷的侯德榜毅然回國，苦幹數載成功破解了索爾維制鹼法的秘密，併為後來侯氏制鹼法的誕生奠定了基礎。
久：久大精鹽公司。其實早在範旭東成立永利制鹼公司之前，他就成功地創辦了鹽業公司用於研製精鹽，塘沽久大精鹽公司的誕生具有重要意義，中國現代化學工業由此奠基。
黃：黃海化學工業研究社。1922年8月，範旭東從久大精鹽公司分離出了中國第一家專門的化工科研機構——黃海化學工業研究社，並把久大、永利兩公司提供的資金用於科研。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。
圖 3天津塘沽永利鹼廠舊影
四、“千分才子”侯德榜的制鹼故事
侯德榜1890年出生於福建省閩侯縣的一個農民家庭，他聰穎過人並且勤奮好學。1911年他以十門課一千分的好成績考入清華留美預備學堂，獲得“千分才子”美譽，名滿清華園。1913年他赴美留學，四年後順利獲得MIT化工學士學位，隨後又獲得哥倫比亞大學博士學位。在陳調甫的引薦下，侯德榜肩負民族大義，決心制鹼報效祖國，由此也翻開了事業的新篇章。
圖 4陳調甫（左）和侯德榜（右）
回國後侯德榜出任永利鹼廠的總工程師，歷經周折，永利公司花費重金購得一份索爾維制鹼法的簡略資料，但具體的生產工藝卻保密不得而知，要想成功制鹼必須全靠自己摸索。侯德榜埋頭鑽研，經過無數次實驗、改進，終於成功揭開了索爾維制鹼法的神秘面紗。
索爾維制鹼法的基本原理並不複雜：用飽和食鹽水吸收氨氣，再向其中通入二氧化碳，製得溶解度較小的碳酸氫鈉，過濾出碳酸氫鈉後煅燒即可製得純淨潔白的碳酸鈉固體。該方法的突出優點是技術成熟，原料來源豐富且廉價。
圖 5索爾維制鹼法工藝流程示意圖
現代化學可以對整個生產流程涉及到的化學反應進行解釋。本可出售專利大發其財的侯德榜選擇將研究成果著書公之於眾，讓世界各國人民共享成果。1926年美國費城舉辦的萬國博覽會上，中國生產的“紅三角”牌純鹼榮獲金質獎章，被譽為“中國工業進步的象徵”；在1930年瑞士舉辦的國際商品展覽會上，“紅三角”再獲金獎，又一次獲得世界範圍內的認可。
圖 6索爾維制鹼法涉及到的化學反應
“紅三角”牌的純鹼讓國人揚眉吐氣，也向世界證明了中國人的智慧。1937年，日本侵華的戰火逐漸蔓延，位於天津的永利制鹼公司不得以遷至四川並將廠址取名“新塘沽”。由於內地鹽價昂貴，如果仍用索爾維法制造純鹼，鹽的利用率太低，生產經營也必將無法維持。當時有一種食鹽利用率較高的制鹼方法“察安法”被德國牢牢控制，侯德榜試圖考察此法時被德國提出的苛刻條件高價勒索，無奈之下只得自行研究制鹼新法。
經過不懈努力，侯德榜針對氨鹼法的不足，對此法進行了重大改進，他創造性地將制鹼和合成氨結合起來，成功地發明了聯合制鹼法，其基本化學原理與索爾維制鹼法相同，但革除了用石灰石生產CO2這一工段，CO2來源於合成氨的造氣（水煤氣轉化）工段。1943年中國化學工程師學會一致同意將其命名為“侯氏（聯合）制鹼法”。
圖 7侯氏制鹼法的工藝流程示意圖
侯氏制鹼法的另一成果是解決了索爾維法產生的氯化鈣佔地毀田、汙染環境的弊端。制鹼新法的副產物是價值較大的化肥氯化銨，在一定程度上促進了小化肥工業的發展。值得一提的是侯德榜還發明瞭回收氯化銨的技術：利用低溫時氯化銨比氯化鈉溶解度小的原理，在278~283K時向母液中加入磨細的食鹽粉末，由於同離子效應，促使前者結晶析出。分離氯化銨後的母液主要含氯化鈉，可繼續送回到吸收、碳化塔，大大提高了食鹽的利用率。
五、結束語
除了為我國化工事業鞠躬盡瘁，侯德榜先生更像辛勤的園丁，培養了一批又一批技術骨幹，他們都以侯先生為榜樣，在各自崗位為我國化工事業的發展壯大貢獻力量。時光飛逝，但侯先生的事蹟卻從未被淡忘：中國郵政在1990年時專門發行郵票紀念侯先生，隨後的1999年中國化工學會又以侯先生名字設立侯德榜化工科學技術獎用於獎勵表彰優秀的化工科技工作者；天津大學也以話劇《侯德榜》的方式緬懷這位工業先驅。無論是嚴謹求實的科學態度還是心繫祖國的赤子情懷，侯德榜先生具有許多難能可貴的精神值得我們學習，當之無愧的吾輩楷模。
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