废油再生沥青研究进展综述

(重庆交通大学土木工程学院 重庆 400074)

引言

作为GDP总量排名世界第二的大国，我国每年在工业生产、餐饮等行业产生大量的废油，在2015年仅废食用油一项就高达450×104t，因此对废油的回收利用也引起了科研人员的广泛关注，夏泽沛等[1]研究发现废油可以用作老化沥青再生剂，为开发廉价高效的老化沥青再生剂提供了新思路，本文将对各种废油再生剂做可行性分析，并就再生效果进行全面总结。

一、废油种类及特点

(一)废食用油。废食用油(Waste Cooking Oil，WCO)是指食品加工中产生的废弃油脂，主要包括餐饮废油和地沟油，其化学性质见表1[2]。首先，废食用油的必需脂肪酸和维生素几乎全部破坏而且产生的丙烯醛等有毒物质还会对人体健康造成伤害[3]；其次，据统计1kg废弃油脂将会造成15000m2水面的污染，若不经特殊处理直接排放到江河湖泊中会导致水体富营养化[4]。

表1 废弃食用油的自由脂肪酸种类及含量

(二)废机油。废机油(Waste Engine Oil，WEO)是指在使用后混入了水分、灰尘、其他杂油和机件磨损产生的金属粉末等杂质的机油，其化学性质见表2。相比废食用油，废机油中含有大量重金属元素，因而对环境危害更大。

表2 废机油的化学性质

(三)生物柴油残渣。截止目前为止，我国用废食用油制备生物柴油的技术已经实现了巨大突破,其酯化率从86.89%提升到95.86%，剩下的部分即为生物柴油残渣，其物理性质见表4。其性质跟沥青类似，但通常被当成废料直接废弃。

表4 生物柴油残渣物理性质

二、沥青老化机理及再生可行性分析

从组分调和理论分析，可将沥青再生看作是沥青老化的逆反应，若能在老化沥青中补充芳香分和胶质等成分，使老化沥青中各组分重新匹配，就可实现老化沥青再生。而废食用油的主要成分是甘油三酯，废机油主要包括有机酸、胶质。从化学组分角度看，废机油、废食用油用来再生老化沥青是可行的。

从再生剂作用的微观角度分析，研究者采用分子动力学模拟方法得出芳香分有利于改善老化沥青的相容性，随着掺量的增加，芳香分和老化沥青之间的相互吸引作用显著增强[11]。而废油的成分中含有大量的芳香分，所以利用废油作为老化沥青再生剂是切实可行的。

三、国内外研究现状

(一)废食用油类。索智等以烹饪后废弃的大豆油为基质，再加入稳定组分以制备植物沥青再生剂。在达最佳掺量(4%～6%)时，可将压力容器老化后的70#基质沥青的针入度、软化点、黏度、车辙因子恢复到70#原样沥青水平，而由BBR实验所测得的低温蠕变劲度证明其低温性能较原样沥青有所下降。Hallizza Asli等研究发现废食用油再生剂能将老化后的布氏黏度完全恢复到老化前水平。

(二)废机油类。Xiaoyang Jia等研究了废机油老化沥青再生剂，废机油可以降低老化沥青结合料黏度，促进新老沥青结合料混合，提升沥青混合料的路用性能和抗疲劳特性。密歇根理工大学的Christopher D.DeDene等通过傅里叶变换红外光谱实验(FT-IR)、动态剪切流变实验(DSR)等试验发现废机油再生剂可以将羧基和亚砜基团转化为软沥青质，改善老化沥青的高温性能，但其劈裂强度会有所下降。

(三)生物柴油残渣类。张佳运等人在研究中通过物理分馏、冷凝过程将生物柴油残渣转化为生物再生剂，将该生物再生剂用来再生经过薄膜加热烘箱老化的50#基质沥青，当达到最佳掺量时，老化沥青的针入度、软化点、延度可恢复到原样沥青水平，动态剪切流变实验(DSR)和沥青小梁弯曲实验(BBR)表明再生沥青的高温抗变形能力和低温抗裂能力与原样沥青相比均有所提高。

四、结论

结论一：通过分析国内外各项研究成果，将废食用油、废机油、炼油厂废料以及生物柴油残渣作为老化沥青再生剂均能一定程度上改善老化沥青的各项性能，但总体改性效果不如传统沥青再生剂。

结论二：废食用油和废机油再生沥青的低温性能较原样沥青有所下降，相比于基质沥青对改性沥青影响更大；废机油还能降低沥青施工温度，提高抗疲劳性能。