從零開始的一生——紀念侯德榜先生誕辰127周年
祖國昏沉思悄然,
自悉無力可回天。
從來有志空留恨,
刀鋸餘生已幾年。
——侯德榜
「挂車攻讀」求學之路
「德榜!德榜!」我在忙碌的地里搜尋著他瘦小的身影。灼熱的太陽吞噬著大地,一股白色的水汽瀰漫在土地與人群之間。
漸漸,耳旁傳來了老式的沉重水車不堪重負的呻吟聲,然後,是我的最小的孫子——那個年僅十歲的少年——稚嫩的讀書聲:
「悟已往之不諫,知來者之可追……」
我聽得一愣,《歸去來兮辭》是五柳先生的名篇,可我從未教過他。
看到我,德榜呆了一下,彷彿還沒有從那放歸田園的自由中解脫出來,突然,他低下了頭,羞赧地將書藏在了身後。
「爺爺,我……我沒嘚偷懶吔……」
「我……」
我嘆口氣,伸手摸摸他的頭,那麼年輕,那雙渴求知識的眼睛,我知道我小小的學堂根本無法滿足他。
抬頭,夕陽已燒紅了半邊田地。
穀雨,是村裡人收壟的好節氣,空無一人的村裡,只有德榜一個人的身影,跪在此時泥濘不堪的土地上。昨天,他因為專心看書而未覺察柴火已經燒到腳邊,一向疼愛他的母親也忍不住因為那條新做的褲子而責打了他。
但我知道,事情遠不止如此。我望向亭中,依舊是那個因營養不良而極度瘦弱的背影。這個背影,我在旱田旁的水車上看過,在放牛的田野間看過,在我那破舊的小學堂也見過……但此時此刻,這個幼小的背影里彷彿承載了一股極強大的信念。他的頭顱高昂著。
紅火的天襯著我兒子歸來的腳印。他已彎曲的脊背此刻顯得更為沉重,他扛起鋤頭,從德榜的身旁一點點蹭過去,彷彿在隱忍著什麼話,這使他的身影有了一點點絕恨。我知道他說不出口。
為了支付德榜哥哥的學費,家裡已經入不敷出,如果再加上德榜……德榜心裡也明白,他是那麼懂事,從來也不言不語,我們有時候就忘記了他那與眾不同的聰慧,忘記了他應得的理想與追求。
「爹!」德榜低頭悶悶喊了一聲。那一刻,我看見我兒子嘆了口氣,淚水順著他衰老的臉頰慢慢流下。
……
那一天,全家人都在村口為德榜送行。德榜的臉上看不出喜悅,只是他眼中的堅定告訴我們,他終會成為一個與眾不同的人。這一切,都會值得。
那一年,德榜進入英華學院,成為了侯家第一個進洋學堂念書的人。但是他還不知道,他的前途遠遠比這要漫長、光榮。
圖為侯德榜的家鄉福建閩侯,圖片來源於網路
「棄革從鹼」救國之路
在英華學院侯德榜經歷了三次寒冬,又看到了三次春蠶破繭而出。三年,新的書籍和博學的教授打磨了他的思想。
一個星期天的傍晚,德榜在江邊聽到了別人撕心裂肺的叫喊聲。於是,一個陰暗的碼頭,德榜目睹了在洋人皮鞭下苟延殘喘、掙扎求生的中國人的面孔。他彷彿大夢初醒,恥辱和尊嚴交纏成一張大網,將他緊緊攥住。從靈魂的縫隙間,他看到了那條唯一的路——振興中華。
那一年,由於愛國罷課行動,英華書院永遠地除去了他的名字。
1911年,侯德榜成為了清華大學唯一一個十門功課,門門滿分的1000分得主。
1921年,侯德榜在美國哥倫比亞大學學習將生皮鞣製成革的工藝,並發表了博士論文《鐵鹽鞣革法》,當時即在學術界引起轟動,現今仍為製革界的經典文獻。
正當侯德榜沉浸在受到教授們高度評價的喜悅中時,他收到了一封來自祖國的聘請信。
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是時,比利時人索爾維發明了當時世界最先進的制純鹼(Na2CO3)技術——索爾維制鹼法,即氨鹼法。隨後,索爾維集團壟斷純鹼市場,並封鎖了制鹼技術。
然而,純鹼乃基本化工原料,國內造胰(皂)、造紙、玻璃工業等,甚至製造百姓發饅頭用的小蘇打,無不必需純鹼。索爾維集團壟斷了市場,隨意地抬高純鹼價格;又封鎖了技術,使工業落後的國家如中國,欲籌建制鹼廠而無從下手,百姓吃著發酸的饅頭,還須仰帝國主義者之鼻息,聽其奴役。
憂國憂民的實業家范旭東,看到了中國制鹼業的一片空白,處處受制於人,立即萌生了創立「永利制鹼廠」的想法。
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山河破碎風飄絮,當初投身科學不就是為了振興中華嗎!這與范先生「科學救國、工業救國」的主張不謀而合。
想到這些,他放棄了自己前途不可限量的製革事業,義無反顧地成為了永利制鹼廠的總工程師、中國制鹼業的拓荒者。
「奮不顧身,寢饋於工廠」
幾乎從零起步的永利制鹼廠,從研究花重金購買的簡略資料,到最終試車成功——無數的問題、故障,侯德榜總是身先士卒,第一個下到灼熱的石灰窯或是滿是油污的下水道里。為了搞清事故原因,他夜以繼日地泡在實驗室。
直到中國終於有了自己的制鹼廠,深受被壟斷之苦的侯德榜向世界公布了索爾維法的秘密,出版了《純鹼製造》(manufacture of soda)一書。
圖為侯德榜所著《純鹼製造》(manufacture of soda),圖片來源於網路
「寧為玉碎」創新之路
「只知責任所在,拚命而為之而已。」
侯德榜並沒有給自己盡情享受榮譽的時間,繼續投身到制酸的事業中。硫酸銨廠、硫酸廠、硝酸廠陸續試車成功,投入使用。
至此,中國製造出了自己的「酸」與「鹼」,終於能在世界面前昂首挺胸。
正當中國化工業在世界的舞台上大放異彩時,「七七事變」爆發了。
皮之不存,毛將焉附?
日本人當然不能放過這座亞洲一流的化工廠,美其名曰「合作」辦廠。
看著自己半生的心血竟要為侵略者效力,侯德榜老淚縱橫,悲憤而堅定地宣誓:「『寧為玉碎,不為瓦全』,寧肯給工廠開追悼會,也絕不與日軍『合作』。」
隨後,工廠遭到三次轟炸,被迫撤離,將在戰火中倖存的儀器遷至華西。侯德榜不能更不願放棄剛剛起步的中國化工業。
牽一髮而動全身。果然,遷址,引發了一系列問題。
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當時最先進前沿的索爾維法真的是完美的嗎?
圖為索爾維法的流程圖,圖片來源於網路
在索爾維法中,
先向飽和的食鹽水中通入氨氣,再通入二氧化碳:
NaCl+NH3+CO2+H2O===NaHCO3+NH4Cl
(為什麼先通NH3?因為CO2在水中的溶解度遠小於NH3,先將飽和的食鹽水轉化為「氨鹽水」,能夠更多地吸收二氧化碳以提高效率。)
由於NaHCO3在水中的溶解度NaCl小,1:1(物質的量)地生成NaHCO3,一定會析出。煅燒NaHCO3即得純鹼:
2NaHCO3=高溫= Na2CO3+ CO2+H2O
原料CO2怎麼來?NH3又是從哪來的呢?
得到純鹼(Na2CO3)必定消耗碳元素,CO2便是由CaCO3高溫分解得到:
CaCO3=高溫=CaO+ CO2
而生產純鹼(Na2CO3)顯然不關NH3的事兒,因此要想辦法重複利用中間產物NH4Cl而循環使用氨氣,正好煅燒石灰石產生的CaO可以利用:
CaO+H2O=Ca(OH)2 (石灰乳為飽和石灰水溶液與Ca(OH)2的混合物,比CaO與酸性物質的反應速率更大。)
Ca(OH)2+2NH4Cl=CaCl2+2NH3+2H2O
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這樣,我們不難發現,循環使用了氨氣,也得到了幾乎無用的CaCl2廢液。
處理廢液在華西地區是個困難。而更大的問題是:華西深居內陸,不像近海的塘沽、南京便於獲得食鹽。因此在華西建廠,食鹽價格更貴。而在此法中,隨著CaCl2溶液損失的食鹽水,使得食鹽利用率低。由於高昂的鹽價,僅為70%食鹽利用率變得不可忽視。
沒有好的經濟回報,化工廠在華西的存在有何意義?
侯德榜想盡了一切辦法,甚至去了當時為協約國的德國實地考察十分不成熟的察安法。受到的冷遇不必多說。怎樣才能消除索爾維法的缺點呢?
……
是了!將索爾維制鹼法與合成氨法聯合起來!
這就是聯合制鹼法(又叫侯氏制鹼法)的誕生背景。
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聯合制鹼法
用合成氨法(N2+3H2=2NH3)不但合成了NH3,由於合成氨廠用水煤氣製取氫氣:
C+H2O=CO+H2
CO+H2O=CO2+H2
產生的CO2廢氣正好能被利用。
第一個過程與氨鹼法相同,先向飽和的食鹽水中通入氨氣,再通入二氧化碳:
NaCl+NH3+CO2+H2O===NaHCO3+NH4Cl,
煅燒NaHCO3即得純鹼:
2NaHCO3=高溫= Na2CO3+ CO2+H2O
而利用NH4Cl溶解度隨溫度變化大,NaCl溶解度隨溫度變化小,即可分離出也很可貴的NH4Cl。剩餘的NaCl溶液還能循環使用。
因此,此法不會產生令人頭痛的CaCl2溶液;由於重複利用,NaCl的利用率高達96%(索爾維法為70%),挺高了經濟效益;同時生成可作肥料等許多用途的NH4Cl。
圖為聯合制鹼法原理示意圖,來自網路
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這樣綠色的原料利用率接近100%的方法由於將兩種方法聯合起來而得名——「聯合制鹼法」,又叫「侯氏制鹼法」。他在幾乎不可能建立制鹼廠的華西創造了奇蹟。
從零開始的中國制鹼技術,在他的不懈探索下逐漸成熟;從零開始的民族企業,在他的永不言棄中挺直了身子;從零開始的中國化工業,在他智慧的火花中迸發出突破與奇蹟……
晚年,他像許多知識分子一樣,受到了精神迫害,由於周總理的干涉,他才能免受皮肉之苦。在無數的疑問和苦痛中,他仍然不願放棄科學工作。
一路走來,侯德榜的一生是傳奇的一生。
讓我們再次回到127年前的8月9日,閩侯的一間貧寒破舊的小屋裡,一個小嬰兒呱呱墜地。那是一切從零開始的地方。
註:「『挂車攻讀』求學之路」部分,有幾個細節為文學創作內容,是作者為更好地表現人物而虛構的。
參考資料:
1.中國近現代民族化學工業的拓荒者——侯德榜的故事
畢元輝/編著
2.跨越元素世界
侯德榜著
3.侯氏制鹼法與索爾維法的比較
范鵬
4.百度百科-侯氏制鹼法
百度百科-索爾維制鹼法
文|名門狗草 編輯|釩高 技術支持|墨語
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