色々調べたところ、sanitizeを使う方法や、ブロックで渡す方法などがヒットしましたが、どれもうまくいきませんでした。
最終的にStackOverflowのここを参考にしたところうまくいきました。
Formのsubmit_tagを使うのがそもそも駄目だった様子。
button_tagを使うのがポイントでした。
☓
index.html.erb
<%= f.submit sanitize('<i class="fa fa-search"></i>検索'), :class =>"btn btn-default btn-s-md" %>
◯
button_tagであれば他のどの方法でもOKでした。
index.html.erb
<%= button_tag :type => "submit", :class =>"btn btn-default btn-s-md" do %>
<i class="fa fa-search"></i>検索
<% end %>
<%= button_tag sanitize('<i class="fa fa-search"></i>検索'), :type => "submit",
:class =>"btn btn-default btn-s-md" %>
<%= button_tag '<i class="fa fa-search"></i>検索'.html_safe, :type => "submit",
:class =>"btn btn-default btn-s-md" %>