CN203033815U - 防控海上养殖区赤潮生物侵袭的高级氧化处理装置 - Google Patents
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Abstract
一种防控海上养殖区赤潮生物侵袭的高级氧化处理装置,属于气体放电高级氧化技术与海洋生态环境保护应用技术领域,本实用新型的集成式活性氧自由基发生装置、围栏式活性氧自由基赤潮生物杀灭装置和船舶组成可移动海上养殖区赤潮生物侵袭高级氧化处理防控装置,集成式活性氧自由基发生装置安装在船舶上,围栏式活性氧自由基赤潮生物杀灭装置利用固体浮子布设在海面上,集成式活性氧自由基发生装置与围栏式活性氧自由基赤潮生物杀灭装置通过纤维增强PVC软性连接管路在活性氧自由基扩散管路的两端相接。本实用新型通过向海水中注入活性氧自由基达到杀灭赤潮生物的目的,以此降低海洋赤潮侵袭海上养殖区造成的经济损失和生态损害。
Description
技术领域
本实用新型属于气体放电高级氧化技术与海洋生态环境保护应用技术领域,涉及一种防控海洋赤潮灾害侵袭的装置及方法,尤其是一种防控海上养殖区赤潮生物侵袭的高级氧化处理装置。
背景技术
21世纪是我国海洋事业发展最为关键的历史时期,在海洋经济持续快速增长的同时,我国近岸海洋环境污染也日益严重,其灾害性的后果之一就是导致我国近岸海域赤潮频发,不仅给海洋生态环境造成破坏,更给人们的生命财产特别是海产养殖业造成巨大的损失。
赤潮是指在一定的环境条件下,海水中的某些浮游植物、原生动物或细菌在短时间内突发性增殖或高度聚集而导致水体变色的生态异常现象。赤潮生物不仅涉及甲藻类浮游生物,在特定的环境条件下,某些硅藻、蓝藻、隐藻、绿色鞭毛藻等浮游植物和原生动物中的缢虫以及某些细菌都可形成赤潮。赤潮包括有毒赤潮和有害赤潮,有毒赤潮通过赤潮生物体内含有或分泌出的毒素,而引起摄食这些赤潮生物的鱼、虾、贝类等中毒或死亡;有害赤潮则通过赤潮生物的增值和聚集而引起海洋生态系统异常变化,造成海洋食物链局部中断,破坏海洋正常生产过程而威胁鱼、虾、贝类等海洋生物的生存。
目前,防控海洋赤潮灾害的方法可以归结为物理法、化学法和生物法三种。
隔离是典型的物理法,当养殖海域遭受赤潮侵袭时,可以迅速将养殖箱或养殖生物转移到未发生赤潮的安全海域。该方法不但耗时费力,成本高,而且由于发生赤潮的海域面积通常很大,邻近一般很难找到安全水域,并且转移过程中同样会造成鱼、虾、贝类等生物的损失或死亡。增氧也是常用的物理方法,通过在养殖海域投放增氧机,可以改善水体的缺氧状况,以此减轻赤潮对养殖生物的损害。但增氧法在赤潮生物密度很高时的作用效果有限,而且对于有毒赤潮更无能为力。
化学法种类很多,按其作用机理,可分为直接灭杀法、凝聚剂沉淀法和天然矿物絮凝法等。直接灭杀法是使用化学药剂直接杀死赤潮生物,常用的化学药剂有硫酸铜、生石灰、高锰酸钾、次氯酸钠、过氧化氢等,存在的问题是化学药剂的毒性高,能破坏近岸海域生态系统,受潮流和扩散的影响对赤潮生物的作用时间短,成本高。多种有机除藻剂对赤潮生物有很好的抑制效果,且对非赤潮生物的影响也很小,但存在速效性差,用量大,易受潮流及扩散等因素影响的缺点。凝聚剂沉淀法是利用物质的胶体化学性质,使赤潮生物凝聚后沉淀的方法。常用的凝聚剂有无机凝聚剂、表面活性剂和高分子凝聚剂,如铝铁化合物等。在赤潮密度较高时凝聚剂的作用效果非常明显,作用时间短,对非赤潮生物的影响较小,还可去除水体中的悬浮物,净化水质。但铁盐是赤潮生物的促进物质,铝盐又有一定的污染性,成本也是凝聚剂沉淀法推广的障碍。天然矿物絮凝法主要以黏土矿物为主,在对海洋生态环境和非赤潮生物的影响方面具有明显的优势,但该方法的溶胶性质差,凝聚赤潮生物的能力低,用量少时难以消除赤潮生物,用量大时又造成淤渣量过大,沉淀后对海底生物生态系统影响很大。
生物法是利用提纯的天然病毒感染赤潮藻类,进而利用其对赤潮藻的灭活作用及其对藻类毒素的降解作用而使海洋生态环境长期保持稳定的生态平衡,达到防控赤潮的目的。但这种方法仅对特有的赤潮藻类有抑制作用,部分病毒还存在感染海洋养殖生物的风险。
赤潮具有突发性,发生时赤潮生物增长的速度极快,对养殖海域生态环境损害极大,这就要求杀灭赤潮生物的方法具有速效性。高级氧化技术防控赤潮灾害是新近发展起来的一种方法,该方法由于以高级氧化技术的代表物羟自由基氧化为核心,因此具有氧化电位高(>2.8V)、反应速度快(反应速率常数109L/mol·s)、剩余的羟自由基分解为氧和水,无有害残留物的优点,在防控赤潮灾害侵袭方面具有常规方法无可比拟的优势。大连海事大学采用实时制取的以羟自由基为主的活性氧自由基溶液喷洒杀灭赤潮生物及细菌(实用新型专利:一种氧活性粒子治理赤潮的装置,专利号ZL201020617592.9),不仅有效杀灭了海洋赤潮生物,还大幅度地提高了海水的溶氧量,改善了赤潮发生海域的水质。但由于该方法和装置采用喷洒方式杀灭赤潮生物,易受海洋潮流和扩散的影响,氧活性粒子的利用率也低,羟自由基的产生量也很低,同时没有针对养殖海域的特点和需求进行装置和方法设计,因此用于防控海上养殖区赤潮生物侵袭处理的效果受到限制。如果将少量过氧化氢引入到活性氧自由基发生装置中,可以大大提高羟自由基的产生浓度和产生效率,同时在养殖海域遭受赤潮生物侵袭时利用专门的带有发光材料的围栏将养殖海域与赤潮可能侵袭海域隔离,并在海面下赤潮生物侵袭方向布设活性氧自由基扩散管路,以减少海洋潮流和无效扩散的影响,进而为海上养殖区抵抗赤潮生物侵袭提供专门的方法和装置,降低海洋赤潮侵袭海上养殖区造成的经济损失和生态损害。
实用新型内容
本实用新型克服了现有防控海洋赤潮灾害侵袭的装置的不足,提供一种防控海上养殖区赤潮生物侵袭的高级氧化处理装置。本实用新型是在常规高级氧化技术杀灭海洋有害生物技术方法的基础上,通过在活性氧自由基发生装置中加入少量的过氧化氢(H2O2),大幅度提高了羟自由基的产生浓度和产生效率,为杀灭海洋赤潮有害生物提供足够多的活性氧自由基;通过在养殖海域遭受赤潮生物侵袭时布设专门的带有发光材料的围栏将养殖海域与赤潮可能侵袭海域隔离,并在海面下赤潮生物侵袭一侧布设活性氧自由基扩散管路,以提高活性氧自由基杀灭海洋赤潮生物的作用效果,同时提高养殖区海水的溶氧量,降低赤潮生物侵袭对养殖生物造成的损失;通过船舶拖拽围栏和扩散管路,可以随赤潮生物侵袭区域的变化快速调整防控区域,提高了防控海上养殖区赤潮生物侵袭高级氧化处理装置的机动性,在此基础上为海上养殖区抵抗赤潮生物侵袭提供专门的装置和方法。
本实用新型的技术方案是:
一种防控海上养殖区赤潮生物侵袭的高级氧化处理装置,该高级氧化处理装置包括集成式活性氧自由基发生装置、围栏式活性氧自由基赤潮生物杀灭装置;集成式活性氧自由基发生装置安装在船舶上,围栏式活性氧自由基赤潮生物杀灭装置利用固体浮子布设在海面上,集成式活性氧自由基发生装置与围栏式活性氧自由基赤潮生物杀灭装置通过纤维增强PVC软性连接管路在活性氧自由基扩散管路的两端相接。
集成式活性氧自由基发生装置安装在同一个底台上,包括离心泵、粗过滤器、精过滤器、液液混溶器、强化混溶反应器、计量泵、混溶加压泵、气液混溶器、制冷机和活性氧粒子发生器;储气瓶的含氧气体通过软性连接管路输送到活性氧粒子发生器的入气口,活性氧粒子发生器的出气口通过聚四氟乙烯软管连接到气液混溶器的入气口,活性氧粒子发生器产生的活性氧自由基由此通路注入到气液混溶器,气液混溶器的出水口连接到液液混溶器的氧化剂注入口;离心泵、粗过滤器、精过滤器、液液混溶器和强化混溶反应器之间采用管路连接,液液混溶器和强化混溶反应器中均装有100μm钛微孔扩散器,离心泵的入水口通过软性连接管路放入海面以下构成海水抽吸管路,强化混溶反应器输出的活性氧自由基溶液通过纤维增强PVC软性连接管路输入到围栏式活性氧自由基赤潮生物杀灭装置的活性氧自由基扩散管路。
集成式活性氧自由基发生装置中,来自于储气瓶的氧气或空气通过软性连接管路输送到活性氧粒子发生器的入气口,活性氧粒子发生器的出气口通过聚四氟乙烯软管连接到气液混溶器的入气口,经等离子体化学反应产生的活性氧自由基由此通路注入到气液混溶器,活性氧粒子发生器的工作频率为5kHz,工作电压6kV,工作气压90~110kPa,工作模式为微流注放电模式,活性氧粒子发生器的接地极由制冷机循环冷却。来自于储液瓶的H2O2溶液经计量泵输入到混溶加压泵的混合介质吸入口,H2O2溶液的体积比浓度控制在25%至30%,混溶加压泵的入口水流量与混合介质吸入口吸入量之比控制在0.01%,连接管路采用纤维增强PVC软管,混溶加压泵通过管路将由精过滤器输出口分流来的海水与H2O2溶液充分混溶加压,并经管路输入到气液混溶器的入水口,在气液混溶器中,通过其对水溶液的空化作用增强水、H2O2和活性氧自由基的链反应过程,以此提高羟自由基的产生浓度,气液混溶器的出水口采用管路连接到液液混溶器的氧化剂注入口。离心泵、粗过滤器、精过滤器、液液混溶器、强化混溶反应器依次通过管路连接,为了提高活性氧自由基的混溶反应效果,液液混溶器和强化混溶反应器中均装有100μm钛微孔扩散器,离心泵的入水口通过软性连接管路放入海面以下构成海水抽吸管路,强化混溶反应器输出的活性氧自由基溶液通过纤维增强PVC软性连接管路输入到围栏式活性氧自由基赤潮生物杀灭装置的活性氧自由基扩散管路。离心泵、粗过滤器、精过滤器、液液混溶器、强化混溶反应器、计量泵、混溶加压泵、气液混溶器、制冷机、活性氧粒子发生器及其各部件间的连接管路整体安装在同一个底台上构成集成式活性氧自由基发生装置。
围栏式活性氧自由基赤潮生物杀灭装置包括围栏、活性氧自由基扩散管路、管路提链,围栏由固体浮子、裙体、发光材料、垂重链条、提手、围栏接头组成。围栏式活性氧自由基赤潮生物杀灭装置中,活性氧自由基扩散管路通过管路提链悬挂在固体浮子上,活性氧自由基扩散管路置于裙体中部发光材料附近,活性氧自由基扩散管路通过纤维增强PVC软性连接管路连接到集成式活性氧自由基发生装置的强化混溶反应器的输出口,活性氧自由基扩散管路上均布直径为0.5mm的微孔,微孔数量为每平方米1000-2000个。其中,围栏的固体浮子用于悬挂裙体和活性氧自由基扩散管路,裙体与固体浮子的包布采用缝制方法连接,裙体宽1.5m,长4m,裙体中部可以涂敷宽200mm的发光材料,裙体下部悬挂垂重链条以防止裙体受海浪影响过度飘动,降低隔离效果。围栏上部安装提手,方便向海中放置围栏,工作时需要向海中布设数十至数百个围栏,不同围栏间通过围栏接头相连,布设的围栏数量由赤潮生物可能侵袭区域的大小决定,组合后的围栏两端由两艘船舶拖拽,并随赤潮生物侵袭区域的变化而调整移动。
本实用新型的效果和益处是由于将少量的过氧化氢引入到了活性氧自由基发生装置中,大大提高了羟自由基的产生浓度和产生效率,为杀灭海洋赤潮生物提供了更加丰富的强氧化剂;由于剩余的强氧化剂会分解为水和氧,大幅度提高了海水的溶氧量,改善了海上养殖区的水质;由于在养殖海域遭受赤潮生物侵袭时布设了专门的带有发光材料的围栏将养殖海域与赤潮可能侵袭海域隔离,并在海面下赤潮生物侵袭方向布设活性氧自由基扩散管路,大大减少了海洋潮流和无效扩散对赤潮生物杀灭效果的影响,提高了高级氧化技术防控赤潮生物侵袭的效果和效率,进而为降低海洋赤潮生物侵袭海上养殖区造成的经济损失和生态灾害提供了一种可靠的高级氧化处理装置和方法。
附图说明
附图1是防控海上养殖区赤潮生物侵袭的高级氧化处理装置示意图。
附图2是专门用于活性氧自由基赤潮生物杀灭的围栏结构示意图。
附图3是防控海上养殖区赤潮生物侵袭的高级氧化处理装置布设示意图。
附图4是防控海上养殖区赤潮生物侵袭的高级氧化处理装置工作流程图。
图中:1集成式活性氧自由基发生装置;2围栏式活性氧自由基赤潮生物杀灭装置;3海水;4离心泵;5粗过滤器;6精过滤器;7液液混溶器;8强化混溶反应器;9计量泵;10混溶加压泵;11气液混溶器;12制冷机;13活性氧粒子发生器;14H2O2溶液;15氧气或空气;16活性氧自由基扩散管路;17纤维增强PVC软性连接管路;18管路提链;19海面;20围栏;21固体浮子;22裙体;23发光材料;24垂重链条;25提手;26围栏接头;27船舶;28预警信息;29确定赤潮生物侵袭方向;30布设围栏;31布设活性氧自由基扩散管路;32连接管路;33启动设备;34设定控制参数;35评价处理效果;36发出参数调整指令;37保持设定参数运行;38停止工作;39工作区域转移;40预警解除信息;A赤潮侵袭区;B海上养殖区。
具体实施方式
以下结合技术方案和附图详细叙述本实用新型的具体实施方式。
本实用新型所述的防控海上养殖区赤潮生物侵袭的高级氧化处理装置的结构如附图1所示,该装置由集成式活性氧自由基发生装置1、围栏式活性氧自由基赤潮生物杀灭装置2和船舶27组成。
其中,集成式活性氧自由基发生装置1包括离心泵4、粗过滤器5、精过滤器6、液液混溶器7、强化混溶反应器8、计量泵9、混溶加压泵10、气液混溶器11、制冷机12、活性氧粒子发生器13。来自于储气瓶的氧气或空气15通过软性连接管路连接到活性氧粒子发生器13的入气口,活性氧粒子发生器13的出气口通过聚四氟乙烯软管连接到气液混溶器11的入气口,经等离子体化学反应产生的活性氧自由基由此通路注入到气液混溶器11,活性氧粒子发生器13的工作频率为5kHz,工作电压6kV,工作气压90~110kPa,工作模式为微流注放电模式,活性氧粒子发生器13的接地极由制冷机12循环冷却。来自于储液瓶的H2O2溶液14经计量泵9输入到混溶加压泵10的混合介质吸入口,H2O2溶液的体积比浓度控制在25%至30%,混溶加压泵的入口水流量与混合介质吸入口吸入量之比控制在0.01%,连接管路采用纤维增强PVC软管,混溶加压泵10通过管路将由精过滤器6输出口分流来的海水与H2O2溶液充分混溶加压,并经管路输入到气液混溶器11的入水口,在气液混溶器11中,通过其对水溶液的空化作用增强水、H2O2和活性氧自由基的链反应过程,以此提高羟自由基的产生浓度,气液混溶器11的出水口采用管路连接到液液混溶器7的氧化剂注入口。离心泵4、粗过滤器5、精过滤器6、液液混溶器7、强化混溶反应器8依次通过管路连接,为了提高活性氧自由基的混溶反应效果,液液混溶器7和强化混溶反应器8中均装有100μm钛微孔扩散器,离心泵4的入水口通过软性连接管路放入海面以下构成海水抽吸管路,强化混溶反应器8输出的活性氧自由基溶液通过纤维增强PVC软性连接管路17输入到围栏式活性氧自由基赤潮生物杀灭装置2的扩散管路16。离心泵4、粗过滤器5、精过滤器6、液液混溶器7、强化混溶反应器8、计量泵9、混溶加压泵10、气液混溶器11、制冷机12、活性氧粒子发生器13及其各部件间的连接管路整体安装在同一个底台上构成集成式活性氧自由基发生装置1。
其中,围栏式活性氧自由基赤潮生物杀灭装置2包括围栏20和活性氧自由基扩散管路16、管路提链18。活性氧自由基扩散管路16通过管路提链18悬挂在固体浮子21上,活性氧自由基扩散管路16置于裙体22中部发光材料23附近,活性氧自由基扩散管路16通过纤维增强PVC软性连接管路17连接到集成式活性氧自由基发生装置1的强化混溶反应器8的输出口,活性氧自由基扩散管路16上均布直径为0.5mm的微孔,微孔数量为每米1000-2000个。工作时,由活性氧自由基扩散管路16微孔喷出的活性氧自由基扩散到围栏20的裙体22附近,可以有效地杀灭赤潮生物,由于赤潮生物具有趋光特性,裙体22中部发光材料23发出的光可以使赤潮生物向活性氧自由基扩散管路16周围聚集,因此提高了对赤潮生物的杀灭效果。
本实用新型所述的围栏式活性氧自由基赤潮生物杀灭装置2的围栏结构如附图2所示,包括固体浮子21、裙体22、发光材料23、垂重链条24、提手25、围栏接头26。固体浮子21用于悬挂裙体22和活性氧自由基扩散管路16,裙体22与固体浮子21的包布采用缝制方法连接,裙体22宽1.5m,长4m,裙体22中部涂敷宽200mm的发光材料23,裙体22下部悬挂垂重链条24以防止裙体受海浪影响过度飘动,降低隔离效果。围栏20上部安装提手25,方便向海中放置围栏20,工作时需要向海中布设数十至数百个围栏,不同围栏间通过围栏接头26相连,布设的围栏数量由赤潮生物可能侵袭区域的大小决定,组合后的围栏两端由两艘船舶拖拽,并随赤潮生物侵袭区域的变化而调整移动。
本实用新型所述的防控海上养殖区赤潮生物侵袭的高级氧化处理装置布设示意如附图3所示,围栏式活性氧自由基赤潮生物杀灭装置2的两端由船舶27拖拽,将赤潮侵袭区A与海上养殖区B隔离。集成式活性氧自由基发生装置1放置在船舶27上,根据赤潮侵袭防控区域的大小和处理速度的不同即可在其中的一艘船舶上放置1台集成式活性氧自由基发生装置,也可以在两艘船舶上各放置1台集成式活性氧自由基发生装置,以提高防控赤潮生物侵袭的能力。工作时,通过活性氧自由基扩散管路16向赤潮侵袭区域喷射活性氧自由基溶液,以有效杀灭赤潮生物,增加海水溶氧量,改善海上养殖区水质,降低海洋赤潮生物侵袭海上养殖区造成的经济损失和生态灾害。
本实用新型所述的防控海上养殖区赤潮生物侵袭的高级氧化处理装置工作流程如附图4所示,在接到发生赤潮的预警信息后,首先确定赤潮生物侵袭方向,之后根据需要布设围栏,布设活性氧自由基扩散管路,在完成集成式活性氧自由基发生装置与扩散管路连接后,启动装置,设定控制参数,工作5分钟后,评价处理效果,如果赤潮生物杀灭效果不理想,发出参数调整指令,如果赤潮生物杀灭效果理想,则保持设定参数运行,如果接到预警解除信息,防控海上养殖区赤潮生物侵袭的高级氧化处理装置停止工作,最后根据需要进行工作区域转移,依此防控海上养殖区赤潮生物的侵袭。
本实用新型将少量的过氧化氢引入到了活性氧自由基发生装置中,大大提高了羟自由基的产生浓度和产生效率;剩余强氧化剂分解为水和氧,大幅度提高了海水的溶氧量,改善了海上养殖区的水质;通过布设专门的带有发光材料的围栏将养殖海域与赤潮可能侵袭海域隔离,并在海面下赤潮生物侵袭方向布设活性氧自由基扩散管路,大大减少海洋潮流和无效扩散对赤潮生物杀灭效果的影响,提高了高级氧化技术防控赤潮生物侵袭的效果和效率,进而为降低海洋赤潮生物侵袭海上养殖区造成的经济损失和生态灾害提供了一种可靠的高级氧化处理装置。
Claims (5)
1.一种防控海上养殖区赤潮生物侵袭的高级氧化处理装置,其特征在于,该高级氧化处理装置包括集成式活性氧自由基发生装置(1)、围栏式活性氧自由基赤潮生物杀灭装置(2);集成式活性氧自由基发生装置(1)安装在船舶(27)上,围栏式活性氧自由基赤潮生物杀灭装置(2)利用固体浮子(21)布设在海面上,集成式活性氧自由基发生装置(1)与围栏式活性氧自由基赤潮生物杀灭装置(2)通过纤维增强PVC软性连接管路(17)在活性氧自由基扩散管路(16)的两端相接;
集成式活性氧自由基发生装置(1)安装在同一个底台上,包括离心泵(4)、粗过滤器(5)、精过滤器(6)、液液混溶器(7)、强化混溶反应器(8)、计量泵(9)、混溶加压泵(10)、气液混溶器(11)、制冷机(12)和活性氧粒子发生器(13);储气瓶的含氧气体通过软性连接管路输送到活性氧粒子发生器(13)的入气口,活性氧粒子发生器(13)的出气口通过聚四氟乙烯软管连接到气液混溶器(11)的入气口,气液混溶器(11)的出水口连接到液液混溶器(7)的氧化剂注入口;离心泵(4)、粗过滤器(5)、精过滤器(6)、液液混溶器(7)和强化混溶反应器(8)之间采用管路连接,液液混溶器(7)和强化混溶反应器(8)中均装有100μm钛微孔扩散器,离心泵(4)的入水口通过软性连接管路放入海面以下构成海水抽吸管路,强化混溶反应器(8)输出的活性氧自由基溶液通过纤维增强PVC软性连接管路(17)输入到围栏式活性氧自由基赤潮生物杀灭装置(2)的活性氧自由基扩散管路(16);
围栏式活性氧自由基赤潮生物杀灭装置(2)包括围栏(20)、活性氧自由基扩散管路(16)、管路提链(18),围栏(20)包括固体浮子(21)、裙体(22)、发光材料(23)、垂重链条(24)、提手(25)和围栏接头(26);活性氧自由基扩散管路(16)通过管路提链悬挂在固体浮子(21)上,活性氧自由基扩散管路(16)置于裙体(22)中部发光材料(23)附近,活性氧自由基扩散管路(16)通过纤维增强PVC软性连接管路(17)连接到集成式活性氧自由基发生装置(1)的强化混溶反应器(8)的输出口;围栏(20)的固体浮子(21)用于悬挂裙体(22)和活性氧自由基扩散管路(16)。
2.根据权利要求1所述的高级氧化处理装置,其特征在于,活性氧自由基扩散管路(16)上均布直径为0.5mm的微孔,微孔数量为每平方米1000-2000个。
3.根据权利要求1或2所述的高级氧化处理装置,其特征在于,裙体(22)与固体浮子(21)的包布采用缝制方法连接,裙体宽1.5m、长4m;裙体中部涂敷宽200mm的发光材料。
4.根据权利要求1或2所述的高级氧化处理装置,其特征在于,裙体(22)下部悬挂垂重链条(24);围栏(20)上部安装提手(25)。
5.根据权利要求3所述的高级氧化处理装置,其特征在于,裙体(22)下部悬挂垂重链条(24);围栏(20)上部安装提手(25)。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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C14 | Grant of patent or utility model | ||
GR01 | Patent grant | ||
AV01 | Patent right actively abandoned |
Granted publication date: 20130703 Effective date of abandoning: 20131113 |
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RGAV | Abandon patent right to avoid regrant |