的化工厂，现展览于外]]
伯克兰-艾德法（，）曾是化学工业中一种硝酸的制备方法，主要用于氮肥生产。它是一种由多个步骤组成的固氮过程：高压电弧使大气中的氮气（N2）与氧气（O2）在3000 °C高温中结合产生氮氧化物（NOx）；二氧化氮（NO2）在水中溶解得到硝酸（HNO3）；硝酸最终作为氮肥的生产原料，是硝酸盐的来源。
本方法由挪威科学家克里斯蒂安·伯克兰研发，并与工业家山姆·艾德于1903年合作投产，建立在1780年代亨利·卡文迪什发现的化学现象的基础之上。在哈伯法与奥斯特瓦尔德法发明后，本方法因能效低、耗电大，在1910-1920年代间逐渐淘汰。此外，原则上也可以使用火焰、电热铂导线、普通电弧作为热源——但效果不佳，不适合工业上大规模生产。伯克兰-艾德的碟片形电弧不但能与空气充分接触，还大幅提升了反应器的功率上限。用这种方法产生的碟片形电弧直径可达2米，发出太阳般的耀眼光芒。20世纪初实验表明，温度大于2000 °C时，反应速率“极快”，但在1000 °C时却会“缓慢到难以测量”。
:2 NO + O2 -> 2 NO2
接着，用水溶解二氧化氮产生硝酸。最后用分馏法进行提纯。
:3 NO2 + H2O -> 2 HNO3 + NO
吸收过程的设计对整个系统的效率至关重要。二氧化氮要通过一系列四层楼高的填料塔或板式塔，产生40-50%的硝酸（高于此浓度时，吸收速率骤降）。第一座吸收塔让气泡状的二氧化氮穿过水与不发生反应的石英碎片。当达到最终浓度后，硝酸会转移到一个花岗岩制成的容器中，塔中液体被第二座吸收塔中更稀的酸液替代。这个移动过程如此反复，气体与液体向相反的方向转移，最后一座吸收塔需要不断补充淡水。此时约20%的氮氧化物仍未反应，因此最末尾的吸收装置中含有碱性的石灰溶液，将剩余的氮氧化物转化为硝酸钙（又称挪威硝石），但仍有约2%的氮氧化物释放到空气中。
硝酸是生产氮肥所需的硝酸盐离子NO3−的来源，化学式为：
:HNO3 + H2O -> H3O+ + NO3-
此反应可在水或另一种质子受体中进行。
历史
1781年，英国化学家亨利·卡文迪什在过量空气中燃烧氢，发现产生的水中含有硝酸。1785年，卡文迪什用电火花隙进一步研究发现，如果能量与氧气供应充足，空气中的氮气可全部氧化为硝酸，但仍有约1/120的少量气体不反应。1894年，瑞利勋爵重复了卡文迪什的实验，最终与威廉·拉姆齐爵士合作发现了稀有气体氩，同时也研究了能量输入与硝酸产出的关系。，主要原因是产能低。在挪威，刚创刊不久的《电化学工业》发表了两人的研究成果。伯克兰看到这篇文章后，认为自己的单一碟形大电弧方案要优于多个小电弧。
碟形电弧装置最初由德国物理学家尤利乌斯·普吕克在1861年发明。在该实验中，普吕克在火花隙周围放置U型电磁铁，使电磁铁与电极两端方向互相垂直，得到了碟片形电弧。随后瓦尔特·能斯脱等人也重复了类似的实验。伯克兰将其工业化，从而克服了电流限制，解决了反应器的功率问题，使大规模生产实用化。
挪威的两个城镇留坎、诺托登曾建有使用此工艺的化工厂，并依靠附近的水力发电厂供电。1908年，诺托登工厂的固氮产量达7000吨；留坎的化工厂则是后来建成，年产量28000吨。
在现代化工中，哈伯法使氢气（H2）与大气中的氮气（N2）发生反应，转化为氨（NH3）。其中的氢气通常来自甲烷（CH4），使用蒸汽重整制备。奥斯特瓦尔德法随后将氨转化为硝酸（HNO3）。
参见
- 留坎-诺托登工业遗址
- 固氮作用
*
- 哈伯法
参考资料
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