学霸科学强国(科学强国侯德榜)
1933年,英文版《纯碱制造》一书在纽约出版的时候,书商制作了这样一幅广告画:一个中国少年在稻田边的水车上,一边踩水车,一边手捧书本阅读。这幅广告画上所描述的故事,是在闽侯广为流传的佳话“挂车攻读”。广告画上的这位中国农家少年,就是日后10门功课考出1000分的侯德榜。
印有侯德榜的邮票 图源:网络
作为我国近代化学工业的重要奠基人,侯德榜在为祖国的化工事业建设奋斗的一生中,打破了苏尔维集团70多年对制碱技术的垄断,发明了世界制碱领域最先进的技术,为祖国和世界的制碱技术发展做出了重大贡献。
揭秘制碱技术
侯德榜出生于福建省闽侯县坡尾村的一个农民家庭,因为幼年家贫不能上学,他就在私塾外面听课。学堂里面的学生还没记住,他在外面已是过耳不忘,最终得以以他的天分免费入学。
1903年到1906年,侯德榜在姑妈的资助下来到福州英华书院学习。1907年,侯德榜就读于上海的闽皖铁路学院,学习了两年铁路工程。毕业后,在津浦铁路当实习生。工作中,侯德榜立志掌握科学技术,用科学和工业来拯救苦难的中国。
侯德榜在少年时期就认识到中国必须图强,并在成长过程中逐步树立起 “科学救国”“实业救国”的理想。
1911年,他辞去工作考入清华学校高等科。学习期间,他曾考出过10门功课门门100分的好成绩,轰动清华园。1912年从清华学校毕业后赴美留学。
20世纪初,化工在世界上还是一门方兴未艾的学科。侯德榜对化工产生了浓厚的兴趣,先后在麻省理工学院、哥伦比亚大学学习化工专业。经过八载寒窗苦读,于1921年获得制革博士学位。其博士论文《铁盐鞣革》被《美国制革化学师协会会刊》特予全文连载,成为制革界至今仍在引用的经典文献之一。
1921年春天,正在美国准备博士论文答辩的侯德榜接到了范旭东的来信,邀请他毕业后到“永利制碱公司”工作,承担起建设亚洲第一家碱厂——永利塘沽碱厂的重任。
虽然侯德榜是学制革出身,但为了振兴中华民族工业,他依然决心从事制碱,选择了回国担任永利碱厂的技师长(即总工程师),开始了半个多世纪的科学救国和实业救国的人生历程。
在1870年代,那时的制碱工艺是由法、德、美等国家发起组织的索尔维公会所独占的索尔维制碱法。其中的设计图纸只向他们的会员国公开,对外绝对保密。除了技术之外,营业也有限制,他们采取分区售货的办法,例如中国市场由英国卜内门公司独占。凡是不得索尔维公会特许权者,根本无从问津氨碱法生产详情。
直至20世纪初,许多想要探索索尔维制碱法奥秘的厂商,无不以失败而告终。
在制碱技术和市场被外国公司严密垄断的情况下,永利碱厂用重金买到一份“索尔维法”的简略资料。侯德榜埋头钻研这份简略资料,带领广大职工,经过5年的艰苦探索,终于掌握了索尔维制碱法的各项技术要领,解决了一系列技术难题。
不过,索尔维制碱法有一个致命缺点,就是食盐利用率不高,大约有30%的食盐会被浪费掉,而当时内地盐价昂贵。侯德榜决定另辟新径。他边摸索边实验,不断设计、改进方案,带领技术人员进行了500多次试验,分析了2000多个样品,终于取得了成功。这种新方法被命名为“联合制碱法”,即后来的“侯氏制碱法”,可使盐的利用率提高到96%,同时将污染环境的废物转化为化肥———氯化铵,开创了世界制碱工业的新纪元。
在对于碳酸氢铵的处理上,索尔维制碱法使氨逸出不要。而侯氏制碱法是加入食盐使氯化铵结晶而出,氯化铵可以作为化工原料继续使用。另外,侯氏制碱法比索尔维制碱法所需设备减少1/3,使建厂资金大幅降低,不仅大大提高了盐的利用率,碱的成本比索尔维法还低40%。
1926年8月,在美国费城万国博览会上,永利的红三角牌纯碱被授予金质奖章,被誉为 “中国近代工业进步的象征”。
侯德榜摸索出制碱法的奥秘后,没有据为己有、大发其财,而是公布于众,让世界共享这一科技成果。为此,他把制碱法的全部技术和自己的实践经验写成专著《纯碱制造》,于1933年在纽约被列入美国化学会丛书出版。这部化工巨著第一次彻底公开了索尔维制碱法的秘密。
此书的问世,轰动整个化工界,被世界各国化工界公认为制碱工业的权威专著,并相继译成多种文字出版,对世界制碱工业的发展起了重要作用。
美国著名化学家威尔逊称这本书是“中国化学家对世界文明所作的重大贡献”。直到2004年,书中的观点还在被美国科学引文索引(SCI)引用。
复兴民族化工
20世纪50年代后期,我国大力发展农业,迫切需要化肥。限于当时我国技术水平落后等实际情况,化工部通过专家论证,决定开发化肥新品种——碳酸氢铵。
1958年,侯德榜亲自带队到上海化工研究院,开始在上海规划建设合成氨厂,和全体组员同吃同住、同班倒,历时8年,终于在1965年成功创建了“碳化法”制取碳酸氢铵新工艺,形成了我国独有的小氮肥工艺。同年,侯德榜荣获国家科委颁发的“碳化法合成氨流程制碳酸氢铵”发明证书。
北京化工大学校内侯德榜雕像 图源:北京化工大学微信公众号
化工厂历来是重大的污染源之一。侯德榜作为一位化学家、化工技术专家和化工行业的主要领导者,具有强烈的环境意识,一贯重视环境保护,对防治污染做了大量工作。
侯德榜非常重视从选择厂址开始就解决污染问题。他认为,厂址选择应尽可能节约土地,须千方百计地不占用高产耕地,可以把厂建在小丘陵地带或不太陡的山坡上,利用不生产或低产土地。如在城市选择厂址,以交通方便、原材料和产品易运输、水电供应充裕的郊外或距城市中心略远的地方为宜。同时,侯德榜也非常注意发展低污染或无污染技术,以代替那些高污染技术,把污染消除在生产过程中。
新中国成立前后,侯德榜曾两次走进中南海,与国家领导人商谈新中国的工业建设。此后他积极投身到我国科学技术界、工业界等各项工作,担任中央财经委员会委员、政务院重工业部化工局顾问、化工部化工技术委员会主任等职。
晚年的侯德榜也没有停下工作的脚步,依旧奋斗在化工发展的前线。
1972年,侯德榜虽日渐病重,仍多次要求下厂视察,帮助解决技术问题,还多次邀请科技人员到家里开会,讨论小联碱技术的完善与发展等问题。
1973年11月,侯德榜向周恩来总理写信道:“德榜年迈,体弱多病,恐亦不久于人世。一生蒙党和国家栽培,送外国留学,至今无以为报,拟于百岁之后,将家中所存国内较少有的参考书籍贡献给国家。请总理指定届时移存北京图书馆或中国科学院图书馆。”
拓荒化工路,德炳华夏榜。侯德榜拼搏一生,只为报效祖国。他的奋斗历程,他在制碱、制造化肥等化工业上创造的成就,为科学点亮星星之光;他身上奋发图强、百折不挠的精神,为后辈树立起科学的丰碑,指引着后辈学者前行之路。
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作者:李慧君
编辑:刘彦华
审核:龚紫陌
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