索爾維 - 人物生平
歐內(nèi)斯特·索爾維,1838年4月16日生于勒貝克羅尼翁,1922年卒于布魯塞爾。其父以精制食鹽為業(yè),其叔父為煤氣廠經(jīng)理。1860年索爾維到其叔父的煤氣廠工作,研究煤氣廢液的用途。他想從廢液中提取碳酸銨,但實(shí)驗失敗。1861年他又用氨溶液、二氧化碳與食鹽混合制成碳酸鈉(稱為氨堿法),但不知此反應(yīng)已為前人發(fā)現(xiàn)過了。當(dāng)年他獲得比利時政府給他的專利,在布魯塞爾開設(shè)一個小廠從事試驗。1863年創(chuàng)辦一個正式的制堿工廠,實(shí)現(xiàn)了氨堿法的工業(yè)化,使制堿生產(chǎn)實(shí)現(xiàn)了連續(xù)化,食鹽的利用率也提高了很多。產(chǎn)品由于質(zhì)量純凈,而被稱為純堿。此時他才知道以前已有人取得氨堿法制堿的專利權(quán),但均未能實(shí)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)。索爾維制堿法在世界上獲得迅速發(fā)展,到20世紀(jì)20年代,已完全取代呂布蘭制堿法。
1911年10月,索爾維邀請包括居里夫人在內(nèi)的當(dāng)時世界上杰出的科學(xué)家們,在布魯塞爾舉行了國際性的索爾維會議,探討物理學(xué)和化學(xué)發(fā)展中尚待解決的重大問題。后定3年召開一次,并分為索爾維物理學(xué)會議和索爾維化學(xué)會議。索爾維是一個很像諾貝爾的人,本身既是科學(xué)家又是家底雄厚的實(shí)業(yè)家,萬貫家財都捐給科學(xué)事業(yè)。諾貝爾是設(shè)立了以自己名字命名的科學(xué)獎金,索爾維則是提供了召開世界最高水平學(xué)術(shù)會議——“索爾維會議”的經(jīng)費(fèi)。第一屆索爾維會議于1911年在布魯塞爾召開,后來雖然一度被第一次世界大戰(zhàn)所打斷,但從1921年開始又重新恢復(fù),定期3年舉行一屆。到了1927年,這已經(jīng)是第五屆索爾維會議了,也是最著名的一次索爾維會議。
索爾維 - 索爾維制堿法
以食鹽(氯化鈉)、石灰石(經(jīng)煅燒生成生石灰和二氧化碳)、氨氣為原料來制取純堿。先使氨氣通入飽和食鹽水中而成氨鹽水,再通入二氧化碳生成溶解度較小的碳酸氫鈉沉淀和氯化銨溶液。
其化學(xué)反應(yīng)原理是:NaCl+NH3+H2O+CO2=NaHCO3↓+NH4Cl,將經(jīng)過濾、洗滌得到的NaHCO3微小晶體,再加熱煅燒制得純堿產(chǎn)品。2NaHCO3=Na2CO3+H2O+CO2↑放出的二氧化碳?xì)怏w可回收循環(huán)使用。含有氯化銨的濾液與石灰乳[Ca(OH)2]混合加熱,所放出的氨氣可回收循環(huán)使用。CaO+H2O=Ca(OH)2,2NH4Cl+Ca(OH)2=CaCl2+2NH3↑+2H2O
氨堿法使生產(chǎn)實(shí)現(xiàn)了連續(xù)性生產(chǎn),食鹽的利用率得到提高,產(chǎn)品質(zhì)量純凈,因而被稱為純堿,但最大的優(yōu)點(diǎn)還在于成本低廉。1867年索爾維設(shè)廠制造的產(chǎn)品在巴黎世界博覽會上獲得銅制獎?wù),此法被正式命名為索爾維法。此時,純堿的價格大大下降。消息傳到英國,正在從事路布蘭法制堿的英國哈琴森公司取得了兩年獨(dú)占索爾維法的權(quán)利。1873年哈琴森公司改組為卜內(nèi)門公司,建立了大規(guī)模生產(chǎn)純堿的工廠,后來,法、德、美等國相繼建廠。這些國家發(fā)起組織索爾維公會,設(shè)計圖紙只向會員國公開,對外絕對保守秘密。凡有改良或新發(fā)現(xiàn),會員國之間彼此通氣,并相約不申請專利,以防泄露。除了技術(shù)之外,營業(yè)也有限制,他們采取分區(qū)售貨的辦法,例如中國市場由英國卜內(nèi)門公司獨(dú)占。由于如此嚴(yán)密的組織方式,凡是不得索爾維公會特許權(quán)者,根本無從問津氨堿法生產(chǎn)詳情。多少年來,許多國家要想探索索爾維法奧秘的廠商,無不以失敗而告終。消息傳到英國,正在從事路布蘭法制堿的英國哈琴森公司取得了兩年獨(dú)占索爾維法的權(quán)利。1873年哈琴森公司改組為卜內(nèi)門公司,建立了大規(guī)模生產(chǎn)純堿的工廠,后來,法、德、美等國相繼建廠。
氨堿法的優(yōu)點(diǎn)是:原料(食鹽和石灰石)便宜;產(chǎn)品純堿的純度高;副產(chǎn)品氨和二氧化碳都可以回收循環(huán)使用;制造步驟簡單,適合于大規(guī)模生產(chǎn)。但氨堿法也有許多缺點(diǎn):首先是兩種原料的成分里都只利用了一半——食鹽成分里的鈉離子(Na+)和石灰石成分里的碳酸根離子(CO32-)結(jié)合成了碳酸鈉,可是食鹽的另一成分氯離子(Cl-)和石灰石的另一成分鈣離子(Ca2+)卻結(jié)合成了沒有多大用途的氯化鈣(CaCl2),因此如何處理氯化鈣成為一個很大的負(fù)擔(dān)。氨堿法的最大缺點(diǎn)還在于原料食鹽的利用率只有72%~74%,其余的食鹽都隨著氯化鈣溶液作為廢液被拋棄了,這是一個很大的損失。